VNK2 Overstromingsrisico Dijkring 51 Gorssel
December 2011 Overstromingsrisico Dijkring 51 Gorssel December 2011
Kijk voor meer informatie op www.helpdeskwater.nl of bel 0800-6592837
Veiligheid Nederland in Kaart 2 Overstromingsrisico dijkring 51 Gorssel
Documenttitel Veiligheid Nederland in Kaart 2 Overstromingsrisico dijkring 51 Gorssel
Document HB 1555733
Status Definitief
Datum december 2011
Auteur B. van Bree (Tauw) M. van Dijk (Tauw)
Opdrachtnemer Rijkswaterstaat Waterdienst
Uitgevoerd door Consortium DOT
Opdrachtgevers Ministerie van Infrastructuur en Milieu, Unie van Waterschappen en Interprovinciaal Overleg
Voorwoord
In dit rapport worden de resultaten gepresenteerd van de uitgevoerde risicoanalyse voor dijkring 51, Gorssel. Het voorliggende rapport betreft de risico’s die verband houden met de categorie a-kering van dijkring 51. Het detailniveau van de uitgevoerde analyses is afgestemd op de primaire doelstelling van VNK2: het verschaffen van een beeld van het overstromingsrisico.
Hoewel dit rapport een beeld geeft van de veiligheid van dijkring 51 dient het niet te worden verward met een toetsrapport in het kader van de Waterwet. De in VNK2 berekende overstromingskansen laten zich niet zondermeer vergelijken met de wettelijk vastgelegde overschrijdingskansen van de waterstanden die de primaire waterkeringen veilig moeten kunnen keren.
Door de Provincie Gelderland zijn de overstromingsberekeningen uitgevoerd die ten grondslag liggen aan de berekende gevolgen van de overstromingsscenario’s. De beheerders hebben een essentiële bijdrage geleverd door gegevens ter beschikking te stellen en de plausibiliteit van de opgestelde (alternatieve) schematisaties te bespreken. De uitgevoerde analyses zijn zowel intern getoetst als extern. Ten slotte zijn de resultaten besproken met het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) en heeft het ENW de kwaliteit van de analyses en rapportages steekproefsgewijs gecontroleerd.
Graag wil ik alle betrokkenen bedanken voor de constructieve bijdrage en de plezierige samenwerking.
Harry Stefess Projectmanager VNK2, Rijkswaterstaat Waterdienst
Inhoudsopgave
Managementsamenvatting 1
Technische samenvatting 7
1 Inleiding 15 1.1 Aanleiding project Veiligheid van Nederland in Kaart 15 1.2 Projectopdracht Veiligheid van Nederland in Kaart 15 1.3 Overschrijdingskansen en overstromingskansen 16 1.4 Rekenmethode VNK2 16 1.5 Leeswijzer 19
2 Gebiedsbeschrijving en schematisatie 21 2.1 Beschrijving dijkring 51 Gorssel 21 2.1.1 Gebiedsbeschrijving 21 2.1.2 Beheerder 23 2.1.3 De primaire waterkering van dijkring 51 23 2.2 Ontstaansgeschiedenis 25 2.3 Recente geschiedenis: bedreigingen en versterkingen 26 2.3.1 Overstromingsrampen 26 2.3.2 Versterkingen 26 2.4 Vakindeling categorie a-kering 27 2.5 Kunstwerken 28 2.6 Randvoorwaarden 29 2.7 Resultaten uit de derde toetsronde 29
3 Overstromingskans 31 3.1 Aanpak en uitgangspunten 31 3.2 Beschouwde faalmechanismen 31 3.2.1 Faalmechanismen dijken 31 3.2.2 Faalmechanismen kunstwerken 32 3.3 Niet beschouwde faalmechanismen 34 3.4 Berekende overstromingskansen 34 3.4.1 Overstromingskans en faalkansen per faalmechanisme 34 3.4.2 Faalkansen dijken 36 3.4.3 Overzicht faalkansen dijken 38 3.4.4 Faalkansen kunstwerken 39 3.5 Dominante vakken en faalmechanismen 40
4 De gevolgen van overstromingen per doorbraaklocatie 41 4.1 Aanpak en uitgangspunten 41 4.1.1 Algemeen 41 4.1.2 Ringdelen 41 4.1.3 Evacuatie 42 4.2 Resultaten overstromingsberekeningen per doorbraaklocatie 43 4.2.1 Ringdeel 1:Mettray 43
4.2.2 Ringdeel 2: Gorssel-Noord 44 4.3 Overzicht resultaten overstromingsberekeningen 45
5 Overstromingsscenario’s en scenariokansen 47 5.1 Definitie overstromingsscenario’s 47 5.1.1 Aanpak 47 5.1.2 Scenariotypen 47 5.2 Scenariokansen 48
6 Overstromingsrisico 49 6.1 Koppeling scenariokansen en gevolgen 49 6.2 Overstromingsrisico 49 6.2.1 Economisch risico voor de categorie a-kering 49 6.2.2 Slachtofferrisico voor de categorie a-kering 51
7 Gevoeligheidsanalyses 55 7.1 Gevoeligheidsanalyse overstromingskans dijkring 51 55 7.1.1 Effect van maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier 55 7.1.2 Effect van verbetering van afgekeurde dijkvakken 3e toetsronde 57 7.1.3 Gerichte interventies en de overstromingskans 58 7.1.4 Gerichte interventies en de overstromingskans in combinatie met effecten van de Ruimte voor de Rivier maatregelen 60 7.2 Gevoeligheidsanalyse overstromingsrisico dijkring 51 63 7.2.1 Koppeling van scenario’s aan hogere afvoergolven 63 7.2.2 Gerichte interventies en het overstromingsrisico 67
8 Conclusies en aanbevelingen 69 8.1 Conclusies 69 8.1.1 De kans op overstroming in dijkring 51 69 8.1.2 De gevolgen van overstromingen in dijkring 51 69 8.1.3 Het overstromingsrisico in dijkring 51 70 8.2 Aanbevelingen 70
Bijlage A Literatuur 73
Bijlage B Begrippenlijst 75
Bijlage C Vakindeling en ringdelen dijkring 51 83
Bijlage D Overzicht faalkansen 87
Bijlage E Overzicht resultaten derde toetsronde 89
Bijlage F Overstromingsscenario’s 91
Bijlage G Kansen en gevolgen per scenario 93
Bijlage H Overstromingsrisico na verbeterings-maatregelen 95
Bijlage I Colofon 99
Managementsamenvatting
Wat is VNK2? Veiligheid Nederland in Kaart 2 (VNK2) is het project dat overstromingsrisico’s in Nederland in kaart brengt. In VNK2 is de methode om de kansen, gevolgen en risico’s van overstromingen te berekenen verder ontwikkeld. De geavanceerde rekenmethode van VNK2 maakt het mogelijk overstromingskansen te bepalen. Door het combineren van doorbraakkansen, overstromingsverlopen en gegevens omtrent bewoning en bedrijvigheid kan een beeld worden gegeven van het overstromingsrisico. Zo geeft VNK2 het inzicht in de overstromingsrisico’s in Nederland.
In de voorloper van het project (VNK1) zijn voor zestien dijkringen de overstromingsrisico’s in beeld gebracht. Voor drie van deze gebieden zijn de gevolgen in detail berekend. Het Ministerie van Infrastructuur en Milieu, de Provincies en Waterschappen zijn gezamenlijk gestart met een vervolg om met een verbeterde methode de overstromingsrisico’s voor geheel Nederland in detail in kaart te brengen: VNK2. Voor u ligt de rapportage van de analyse van dijkring 51 Gorssel.
Waarom VNK2? Inzicht in overstromingskansen en –gevolgen is essentieel om antwoord te kunnen geven op de vragen die spelen op het gebied van de bescherming tegen hoogwater. Met een goed beeld van het overstromingsrisico en de effectiviteit van maatregelen kunnen beter onderbouwde keuzes worden gemaakt ten aanzien van investeringen in waterveiligheid. VNK2 levert basisinformatie voor:
• De politiek-maatschappelijke afweging of de waterveiligheid van Nederland op orde is; • Het identificeren van relatief zwakke waterkeringen; • Het bepalen van de kosteneffectiviteit van risicoreducerende maatregelen; • De prioritering van preventieve maatregelen; • De prioritering van gevolgbeperkende maatregelen; • De verbetering van toetsmethoden; • Afwegingen ten aanzien van zelfredzaamheid en rampenbestrijding; • Het opstellen van overstromingsrisicokaarten en plannen zoals vereist door de Richtlijn Overstromingsrisico’s (ROR).
Dijkring 51: Gorssel Dijkring 51 is een kleine dijkring op de oostoever van de IJssel (zie Figuur 1). Het dijkringgebied telt drie gemeenten en (delen van) de provincies Gelderland en Overijssel. Het heeft een oppervlakte van 7700 hectare en telt ruim 12.000 inwoners. De totale lengte van de primaire kering van dijkring 51 is 24 km, lopend langs de noordzijde van het Twentekanaal vanaf de sluis bij Eefde, de oostzijde van de IJssel en de zuidzijde van de Schipbeek tot Bathmen. In de primaire kering liggen in totaal 9 kunstwerken en waterkerende constructies in de vorm van een gemaal, uitwateringssluizen, een coupure en dassentunnels. De oostzijde van het dijkringgebied wordt volledig begrensd door hoge grond.
De dijkring heeft een normfrequentie van 1/1.250 per jaar. Dat betekent dat de waterkering zo sterk moet zijn dat een hydraulische belasting gekeerd kan worden die een kans van voorkomen van 1/1.250 per jaar heeft.
Het grootste deel van de waterkering bestaat uit groene dijken. De waterkering langs de IJssel bestaat voor ongeveer een kwart uit verholen waterkeringen.
1
Deze verholen waterkeringen bestaan uit natuurlijk afgezette verhogingen in het landschap (dekzand) die in het verleden als waterkering zijn aangemerkt. Langs het Twentekanaal bevat de groene dijk over een lengte van ongeveer 170 meter een damwandconstructie.
Figuur 1: Dijkringgebied 51
Resultaten Hoewel VNK2 een beeld geeft van de overstromingsveiligheid dienen de resultaten van VNK2 niet te worden verward met die van een toetsing in het kader van de Waterwet. In de toetsing wordt beoordeeld of de primaire waterkeringen voldoen aan de wettelijke normen. Deze normen zijn niet gedefinieerd als overstromingskansen maar als overschrijdingskansen van waterstanden die de waterkeringen veilig moeten kunnen keren, rekening houdend met alle factoren die het waterkerend vermogen beïnvloeden. Omdat de wettelijke normen geen betrekking hebben op overstromingskansen kunnen zij niet zondermeer worden gelegd langs de uitkomsten van VNK2.
Overstromingskans De in de faalkansanalyse berekende overstromingskans van dijkring 51 bedraagt 1/270 per jaar. Twee faalmechanismen domineren de overstromingskans van de dijkring: opbarsten en piping en overloop en golfoverslag. Deze faalmechanismen hebben op ringniveau een faalkans van respectievelijk 1/380 per jaar en 1/730 per jaar. In Figuur 2 zijn de faalkansen per dijkvak weergegeven.
2
Figuur 2: Overzicht faalkansen per dijkvak
Er zijn binnen dijkring 51 een aantal vakken met een relatief grote faalkans. Dijkvak 3 en 4 hebben een relatief lage weerstand tegen opbarsten en piping. Als dit faalmechanisme voor deze vakken verbeterd wordt, zakt de overstromingskans van dijkring 51 naar 1/590 per jaar; een halvering. Een volgende halvering van de overstromingskans tot 1/1.100 per jaar kan worden gerealiseerd door de verholen keringen in dijkvak 10 en 14 op te hogen om de faalkans van het faalmechanisme overloop te verkleinen en de weerstand tegen opbarsten en piping te vergroten voor dijkvak 16.
De uitvoering van het Ruimte voor de Rivier-programma (RvdR) leidt tot een verlaging van de maatgevende waterstanden. Uitgaande van de streefpeilen die RvdR wil realiseren zal de overstromingskans van dijkring 51 dalen tot 1/1.300 per jaar; een verlaging met een factor 4,6. Op vakniveau levert de waterstandsverlaging een daling van de faalkansen op van gemiddeld een factor 3,5. Het is mogelijk dat op lokaal niveau ter plaatse van de maatregelen de waterstand nog verder zal dalen. Mocht dit zo zijn, dan zal dit nabij de maatregelen tot een extra reductie van de faalkans kunnen leiden.
Gevolgen van overstromingen De gevolgen van een overstroming in dijkring 51 zijn afhankelijk van de breslocatie en de aanwezigheid van woonkernen nabij die locatie. Er zijn geen hoge elementen in het dijkringgebied aanwezig die een compartimenterende werking hebben (zoals spoorlijnen, wegen of secundaire waterkeringen).
3
Figuur 3: Ringdelen en breslocaties van dijkring 51
De gevolgen van een doorbraak zijn het grootst bij een doorbaak in ringdeel 1 (zie breslocatie in Figuur 3). De economische schade voor een doorbraak in ringdeel 1 bedraagt 45 tot 220 miljoen euro en het aantal slachtoffers varieert van 0 tot 10.
De gevolgen van een doorbraak in ringdeel 2 ( zie breslocatie in Figuur 3) zijn kleiner. De economische schade bedraagt hier 20 tot 160 miljoen euro en het aantal slachtoffers 0 tot 5.
Overstromingsrisico Het overstromingsrisico kan op verschillende manieren worden uitgedrukt. Op basis van de kansen van voorkomen van de verschillende overstromingsscenario’s en de bijbehorende gevolgen zijn de jaarlijkse verwachtingswaarden van economische schade en aantallen slachtoffers berekend (zie Tabel 1).
Economisch Verwachtingswaarde economische schade (€ per jaar) 0,22 miljoen risico Economische schade bij het zwaarste beschouwde 230 miljoen scenario (€) Slachtoffer- Verwachtingswaarde (slachtoffers per jaar) 0,002 risico Maximaal aantal slachtoffers bij het zwaarste beschouwde 10 scenario Overlijdenskans van een individu per locatie exclusief het Vrijwel overal kleiner effect van preventieve evacuatie (plaatsgebonden risico) dan 1/100.000 per (per jaar) jaar Overlijdenskans van een individu per locatie inclusief het Vrijwel overal kleiner effect van preventieve evacuatie (lokaal individueel risico) dan 1/1.000.000 per (per jaar) jaar Tabel 1: Resultaten risicoberekeningen voor dijkring 51.
4
Aanbevelingen Met de risicoanalyse die in het kader van VNK2 is uitgevoerd zijn verschillende inzichten opgedaan waarmee de overstromingsveiligheid van dijkring 51 kan worden gewaarborgd en verhoogd:
• Indien de overstromingskans door het bezwijken van de waterkering van dijkring 51 verkleind dient te worden, dan moet bij voorkeur de weerstand tegen piping van dijkvak 3 en 4 vergroot worden. Dijkvak 3 werd ook in de derde toetsronde afgekeurd op piping, dijkvak 4 voldeed maar net.
• Als naast bovenstaande aanbeveling ook enkele verholen keringen (dijkvak 10 en 14) worden verbeterd voor het faalmechanisme overloop en de kwelweg van dijkvak 16 wordt verlengd, dan levert dit een daling van de overstromingskans op met een factor 4 tot 1/1.100 per jaar. Dijkvak 10 en 14 scoorden overigens al onvoldoende op hoogte in de toetsing. Dijkvak 16 scoorde voldoende in de toetsing op piping, maar toch heeft verbetering van dit vak op dat faalmechanisme een relatief groot effect op de overstromingskans.
• Wanneer eveneens dijkvak 1 wordt verbeterd voor piping en dijkvak 16 voor overloop en golfoverslag, zakt de overstromingskans tot 1/2.500 per jaar. Het economisch risico en het slachtofferrisico worden dan significant verminderd met een factor 4. Deze vakken scoorden in de toetsing voldoende voor deze faalmechanismen, maar verbetering van deze vakken heeft toch een significant effect op de overstromingskans.
• In het kader van de PKB Ruimte voor de Rivier worden waterstandsverlagende maatregelen uitgevoerd in de IJssel. Wanneer de beleidsdoelstellingen hiervan gerealiseerd worden, daalt de overstromingskans van dijkring 51 naar 1/1.300 per jaar. Indien een aanvullende reductie van de overstromingskans gewenst is, kunnen bovenstaande aanbevelingen in aanvulling op de Ruimte voor de Rivier maatregelen uitgevoerd worden. Hiermee zal de overstromingskans verder dalen met een factor vijf naar 1/6.600 per jaar.
5
Technische samenvatting
Dit rapport behelst de resultaten van de risicoanalyse die is verricht voor dijkring 51 Gorssel in het kader van het project Veiligheid Nederland in Kaart (VNK2). In deze technische samenvatting worden de berekeningsresultaten besproken en wordt op hoofdlijnen beschreven op welke uitgangspunten en aannamen deze resultaten berusten. De berekening van overstromingsrisico’s in VNK2 omvat de volgende stappen:
1. De schematisatie van de dijkring Dijkring 51 bestaat voor het grootste gedeelte uit groene dijken. De waterkering langs de IJssel bestaat voor ongeveer een kwart uit zogenaamde verholen kering; natuurlijk afgezette verhogingen in het landschap, bestaande uit zand en dikwijls begroeid met bomen. Langs het Twentekanaal bevat de waterkering een tweetal constructies. De aanwezigheid van de verholen keringen en de constructies is reden geweest om vakgrenzen aan te brengen. Verder is zoveel mogelijk aangesloten bij de vakgrenzen zoals de beheerder die heeft gehanteerd in de 2e en 3e toetsrondes.
Dijken Totale lengte 24 km Aantal dijkvakken 18 Gemiddelde lengte dijkvak 1,3 km Kunstwerken Totaal aantal kunstwerken (sluizen, gemalen, tunnels) 9 Aantal nader beschouwde kunstwerken 61 Tabel 2: De vakindeling van dijkring 51. 1) Van een aantal kunstwerken is in een eerder stadium bepaald dat ze nauwelijks bijdragen aan de overstromingskans. Deze zijn niet nader beschouwd. In totaal bevat dijkring 51 9 kunstwerken (zie paragraaf 2.5).
2. De berekening van faalkansen Niet alle faalmechanismen leveren overal een relevante bijdrage aan het overstromingsrisico. Faalmechanismen zijn niet beschouwd indien uit de rapportage van de 3e toetsronde blijkt dat het faalmechanisme niet van toepassing is of als er een ruime veiligheidsmarge aanwezig is.
In onderstaande tabel is per faalmechanisme het aantal vakken of kunstwerken gegeven waarvoor de faalkans berekend is.
Type Faalmechanisme Aantal waterkering vakken/kunstwerken Dijken Overloop en golfoverslag 18 Opbarsten en piping 4 Macrostabiliteit binnenwaarts 2 Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam 4 Kunstwerken Overloop en golfoverslag 1 Niet-sluiten 4 Onder- en achterloopsheid 2 Constructief bezwijken 5 Tabel 3: Beschouwde faalmechanismen en het aantal vakken/kunstwerken dat is meegenomen bij de berekening van de overstromingskans.
7
De berekende faalkans van dijkring 51 is 1/270 per jaar. In onderstaande tabel zijn de faalkansen per faalmechanisme gegeven. Voor het faalmechanisme onder- en achterloopsheid voor de kunstwerken zijn 2 kunstwerken beschouwd (Tabel 3), maar de berekende faalkansen zijn uiteindelijk niet meegenomen in de overstromingkans (Tabel 4). Eén van de kunstwerken is buiten beschouwing gelaten omdat bresvorming als gevolg van falen van het kunstwerk zeer onwaarschijnlijk was vanwege de ligging ervan; bij het andere is onder- en achterloopsheid uiteindelijk niet meegenomen omdat er voor deze specifieke situatie geen goede manier was om onder- en achterloopsheid in PC-Ring te schematiseren.
Type Faalkans op ringniveau Faalmechanisme waterkering (per jaar) Dijk Overloop en golfoverslag 1/730 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 Opbarsten en piping 1/380 Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam 1/11.000 Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 Niet-sluiten 1/47.000 Onder- en achterloopsheid - Constructief falen 1/100.000 Overstromingskans 1/270
Tabel 4: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans.
De overstromingskans van dijkring 51 wordt gedomineerd door de faalmechanismen opbarsten en piping en overloop en golfoverslag. Deze hebben respectievelijk een faalkans van 1/380 en 1/730 per jaar.
Er zijn binnen dijkring 51 een aantal vakken met een relatief grote faalkans. Dijkvak 3 en 4 hebben een relatief lage weerstand tegen opbarsten en piping. Als dit faalmechanisme voor deze vakken verbeterd wordt, zakt de overstromingskans van dijkring 51 naar 1/590 per jaar; een halvering. Een volgende halvering van de overstromingskans tot 1/1100 per jaar kan worden gerealiseerd door de weerstand tegen opbarsten en piping te vergroten voor dijkvak 16 en dijkvak 10 en 14 op te hogen om de faalkans van het faalmechanisme overloop te verkleinen.
3. De berekening van scenariokansen Bij de berekening van de scenariokansen is uitgegaan van twee ringdelen (zie Figuur 3). Omdat dijkring 51 in zijn geheel uit rivierdijken bestaat, is aangenomen dat indien er een doorbraak plaatsvindt dit een daling van de rivierwaterstand tot gevolg heeft zodat er sprake is van ontlasten. Meervoudige doorbraken zijn dus niet beschouwd.
Uit Tabel 5 blijkt dat scenario 1 de grootste kansbijdrage heeft. Gezamenlijk hebben de scenario’s een kansbijdrage van 97,4%. De overige 2,6% is gekoppeld aan het maximale scenario.
Scenario Scenariokans (per jaar) 1 doorbraak bij Mettray 1/410 2 doorbraak bij Gorssel-Noord 1/860 Maximale scenario 1/10.000
Tabel 5: Scenariokansen
8
4. De berekening van de gevolgen Per breslocatie zijn overstromingsberekeningen uitgevoerd voor verschillende belastingcondities (hoogwatergolven): toetspeil minus 1 decimeringshoogte (tp-1d), toetspeil (tp) en toetspeil plus 1 decimeringshoogte (tp+1d). De gevolgen zijn berekend met HIS-SSM. Ten aanzien van de bevolkingsgegevens en schadegegevens is uitgegaan van kentallen uit respectievelijk 2000 en 2006.
De gevolgen van een overstroming in dijkring 51 zijn afhankelijk van de breslocatie en de aanwezigheid van woonkernen nabij die locatie. Er zijn geen hoge elementen in het dijkringgebied aanwezig die een compartimenterende werking hebben (zoals spoorlijnen, wegen of secundaire waterkeringen.
De gevolgen van een doorbraak zijn het grootst voor een doorbraak in ringdeel 1. De economische schade voor een doorbraak in ringdeel 1 bedraagt 45 tot 220 miljoen euro en het aantal slachtoffers varieert van 0 tot 10.
De gevolgen van een doorbraak in ringdeel 2 zijn kleiner. De economische schade bedraagt hier 20 tot 160 miljoen euro en het aantal slachtoffers 0 tot 5.
5. Het combineren van de scenariokansen en de gevolgen Per scenario is de kans van optreden van dat scenario en een ontwerppunt berekend. Het ontwerppunt is de set van stochastwaarden waarbij falen het meest waarschijnlijk is. Voor dijkring 51 worden in de ontwerppunten de waarden voor het debiet bij Lobith gegeven. De waterstand op de IJssel is namelijk grotendeels afhankelijk van het debiet bij Lobith. De ontwerppunten verschillen per scenario.
De overstromingsberekeningen voor dijkring 51 zijn gemaakt bij het toetspeil (tp), toetspeil plus één decimeringshoogte (tp+1d) en toetspeil min één decimeringshoogte (tp-1d). In VNK2 worden de waarden van de belastingvariabelen in het ontwerppunt gebruikt om de koppeling te leggen tussen scenariokansen en gevolgen. Als uitgangspunt is gehanteerd dat per scenario de overstromingsberekening wordt geselecteerd die hoort bij het eerstvolgende, hoger gelegen peil.
Scenariokans Gevolgen Scenario Ontwerppunt Lobith Ontwerppunt Lobith Overstromings [m3/s] [m3/s] berekening 1 12.645 12.960 tp-1d 2 15.478 15.980 tp
Tabel 6: Koppeling tussen scenariokansen en gevolgen
6. De berekening van het overstromingsrisico Op basis van de combinaties van de scenariokansen met de gevolgen zijn de jaarlijkse verwachtingswaarden van economische schade en aantallen slachtoffers berekend. De verwachtingswaarde van het economisch risico is circa 0,22 miljoen euro per jaar. De verwachtingswaarde van het slachtofferrisico is circa 0,002 slachtoffers per jaar.
Figuur 4 toont de FN- en FS-curve voor dijkring 51. Deze curves beschrijven de kansen op overschrijding van respectievelijk bepaalde slachtofferaantallen en economische schades.
9
1.0E-01
1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskans Overschrijdingskans jaar) (per
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Slachtoffers (-)
1.0E-01
1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskansjaar)(per
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Economische schade (miljoen euro)
Figuur 4: FN-curve (boven) en FS-curve (onder) voor dijkring 51.
Het plaatsgebonden risico is de kans dat een onbeschermd persoon die zich gedurende een jaar continu op dezelfde plek bevindt, daar het slachtoffer wordt van een overstroming. Het effect van evacuatie wordt bij de berekening van het plaatsgebonden risico niet meegenomen. Bij het lokaal individueel risico (LIR) wordt het effect van evacuatie wel meegenomen. In Figuur 5 is het plaatsgebonden risico (PR) en het lokaal individueel risico (LIR) getoond.
Het LIR neemt, in tegenstelling tot het PR, wel de effecten van evacuatie mee. Omdat de verwachtingswaarde voor evacuaties in dijkring 51 met 0,77 relatief groot is, is het verschil tussen het PR en het LIR relatief groot: 1/(1-0,77) = 4,35. Dit betekent dat het LIR een factor 4,35 lager is dan het PR en laat zien dat het effect van evacuaties voor dijkring 51 groot is.
10
Figuur 5: Plaatsgebonden risico (links) en lokaal individueel risico (rechts) voor dijkring 51.
7. Gevoeligheidsanalyses Ruimte voor de Rivier De uitvoering van het Ruimte voor de Rivier-programma (RvdR) leidt tot een verlaging van de maatgevende waterstanden. Uitgaande van de streefpeilen die RvdR wil realiseren zal de overstromingskans van dijkring 51 dalen tot 1/1.300 per jaar; een verlaging met een factor 4,6. Op vakniveau levert de waterstandsverlaging een daling van de faalkansen op met gemiddeld een factor 3,5.
Het is mogelijk dat op lokaal niveau ter plaatse van de maatregelen de waterstand nog verder zal dalen. Mocht dit zo zijn, dan zal dit nabij de maatregelen tot een extra reductie van de faalkans kunnen leiden.
Gerichte verbetermaatregelen Er zijn binnen dijkring 51 een aantal vakken met een relatief grote faalkans. Dijkvak 3 en 4 hebben een relatief lage weerstand tegen opbarsten en piping. Als dit faalmechanisme voor deze vakken verbeterd wordt, zakt de overstromingskans van dijkring 51 naar 1/590 per jaar; een halvering. Een volgende halvering van de overstromingskans tot 1/1.100 per jaar kan worden gerealiseerd door de weerstand tegen opbarsten en piping te vergroten voor dijkvak 16 en dijkvak 10 en 14 op te hogen om de faalkans van het faalmechanisme overloop te verkleinen (zie Figuur 6).
5.0E-03 Oorspronkelijke berekende overstromingskans: 1/270 per jaar
Na verlenging kwelweg vak 3: 1/400 per jaar 4.0E-03 Na verlengen kwelweg vak 4: 1/590 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 16: 1/710 per jaar 3.0E-03 Na ophogen vak 3,2,1 en 7: 1/2700 per jaar Na ophogen vak 14: 1/800 per jaar
Na ophogen vak 10: 1/1100 per jaar 2.0E-03 Na ophogen vak 16: 1/1400 per jaar
Na ophogen vak 12: 1/1800 per jaar
Overstromingskans (per jaar) 1.0E-03 Na verlengen kwelweg vak 1: 1/2500 per jaar
0.0E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Aantal verbeteringen
Figuur 6: De overstromingskans als functie van het aantal vakken waarin de faalkans voor een faalmechanisme tot een verwaarloosbare omvang wordt terug gebracht.
De bovenstaande verbetermaatregelen hebben ook grote invloed op het overstromingsrisico. Na acht verbetermaatregelen zijn de verwachtingswaarden van het aantal slachtoffers en de economische schade gereduceerd met een factor 4.
11
Reguliere Na 8 verbeter- situatie maatregelen Slachtofferrisico 0,002 0,0004 (slachtoffers per jaar) Economisch risico 0,22 0,05 (M€ per jaar)
Tabel 7: Reductie op de verwachtingswaarde van het aantal slachtoffers en de schade
Door de acht verbetermaatregelen is het plaatsgebonden risico significant gereduceerd, op een aantal locaties meer dan een factor 2 of 3.
Figuur 7: Verschil tussen het plaatsgebonden risico tussen de reguliere risicobepaling (links) en de situatie na acht verbetermaatregelen (rechts).
Gerichte verbetermaatregelen in combinatie met de Ruimte voor de Rivier maatregelen Als na voltooiing van de waterstandsverlagende maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier alsnog gerichte verbetermaatregelen worden uigevoerd, kan de overstromingskans van dijkring 51 nog verder teruggebracht worden. Na acht verbetermaatregelen is de overstromingskans verkleind naar 1/6.600 per jaar (zie Figuur 8).
1.0E-03
Oorspronkelijke berekende overstromingskans: 1/1300 per jaar
Na verlenging kwelweg vak 3: 1/1700 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 4: 1/2100 per jaar
Na ophogen vak 10: 1/2300 per jaar
Na ophogen vak 14: 1/3000 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 16: 1/3700 per jaar 5.0E-04 Na ophogen vak 16: 1/4300 per jaar Na ophogen vak 12: 1/5400 per jaar Na verlengen kwelweg vak 1: 1/6600 per jaar Na ophogen vak 3, 6, 9 en7:
Overstromingskans (per jaar) (per Overstromingskans 1/8700 per jaar
0.0E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 Aantal verbeteringen
Figuur 8: De overstromingskans als functie van het aantal vakken waarin de faalkans voor een faalmechanisme tot een verwaarloosbare omvang wordt terug gebracht in combinatie met voltooiing van de Ruimte voor de Rivier maatregelen.
12
Stijgende hoogwatergolf na doorbraak Er is onderzocht in hoeverre het overstromingsrisico gevoelig is voor de buitenwaterstand bij een doorbraak. In andere woorden, heeft het koppelen van de scenario’s aan hogere peilen een effect op het overstromingsrisico.
Indien een doorbraak zou optreden bij een buitenwaterstand van tp+1d is het economisch risico voor dijkring 51 aanzienlijk groter. De verwachtingswaarde van de economische schade stijgt van 0,22 miljoen euro per jaar naar 0,73 miljoen euro per jaar, een factor 3. Het slachtofferrisico stijgt nog iets meer met een factor 4 tot 5 (Tabel 8).
Deze verschillen zijn goed verklaarbaar doordat beide scenario’s aan lagere peilen gekoppeld zijn in de reguliere risicobepaling. Koppeling aan hogere peilen levert aanzienlijk grotere schade en slachtofferaantallen op. Overigens zijn de slachtofferrisico’s voor dijkring 51 met een waarde van 0,0079 per jaar nog steeds relatief klein.
Reguliere Na koppeling met situatie tp+1d Slachtofferrisico 0,002 0,007 (slachtoffers per jaar) Economisch risico 0,22 0,73 (M€ per jaar)
Tabel 8: Effect van koppeling scenario’s aan hoogste hoogwatergolven op de verwachtingswaarde van het aantal slachtoffers en de schade
13
1 Inleiding
1.1 Aanleiding project Veiligheid van Nederland in Kaart Na de watersnoodramp van 1953 werden door de Deltacommissie de fundamenten van het huidige hoogwaterbeschermingsbeleid gelegd. Daarbij werd een nieuwe veiligheidsfilosofie geïntroduceerd: de kosten van dijkverzwaring werden voor de eerste maal expliciet afgewogen tegen de verlaging van het overstromingsrisico. Ook de tweede Deltacommissie (Commissie Veerman) heeft geadviseerd om het beschermingsniveau te bepalen op basis van een afweging van de omvang van overstromingsrisico’s. Hoewel de beschouwing van de eerste Deltacommissie uitging van overstromingskansen en overstromingsrisico’s konden deze destijds nog niet worden berekend. Inmiddels is in deze situatie verandering gekomen.
Door de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW, tegenwoordig ENW) is in 1992 een ontwikkelingstraject ingezet om het kwantificeren van overstromingskansen en overstromingsrisico’s mogelijk te maken, de zogenaamde Marsroute. Op basis van diverse studies, zoals de Casestudies 1998, ONIN en SPRINT zijn de rekentechnieken verder ontwikkeld. Na de PICASO-studie is VNK1 uitgevoerd en zijn wederom verbeteringen in het instrumentarium doorgevoerd. In 2006 is vervolgens het project VNK2 van start gegaan. In VNK2 wordt het overstromingsrisico in Nederland in beeld gebracht. De inzichten die daarbij worden opgedaan zijn van grote waarde voor de bescherming van Nederland tegen overstromingen.
1.2 Projectopdracht Veiligheid van Nederland in Kaart Het project VNK2 wordt uitgevoerd door de Waterdienst in opdracht van het Directoraat Generaal Water van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu, de Unie van Waterschappen (UvW), het Interprovinciaal overleg (IPO) en Rijkswaterstaat (RWS). Voor de uitvoering van de feitelijke berekeningen is het Projectbureau VNK2 opgericht. Het Projectbureau werkt samen met de waterschappen en provincies, en wordt daarbij ondersteund door ingenieursbureaus. Door kennisinstituten wordt bijgedragen aan de verdere methodiekontwikkeling en de operationalisering van het analyse-instrumentarium. Het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) controleert steekproefsgewijs de kwaliteit van de analyses en rapportages.
In het project VNK2 worden de kansen en gevolgen van overstromingen per dijkring berekend. Een dijkring bestaat uit een aaneengesloten keten van waterkeringen (en mogelijk hooggelegen gronden) waarmee het omsloten gebied (het dijkringgebied) tegen overstromingen wordt beschermd. In totaal zijn er in Nederland 57 van dit type dijkringen. Dijkringen 23 (Biesbosch; wordt grotendeels ontpolderd) en 33 (Kreekrakpolder; uitsluitend categorie c-keringen) worden in VNK2 niet beschouwd. Daarnaast zijn er sinds de uitvoering van de Maaswerken 46 Maaskaden. Het project VNK2 voert de berekeningen van de overstromingskansen en –gevolgen uit voor 55 dijkringgebieden en 3 Maaskaden.
VNK2 verschaft inzicht in de betrouwbaarheid van de waterkeringen, de omvang van het overstromingsrisico en de mogelijkheden om het risico te verkleinen. VNK2 levert zo basisinformatie voor politiek-maatschappelijke afwegingen ten aanzien van investeringen in de waterveiligheid van Nederland.
15
1.3 Overschrijdingskansen en overstromingskansen De huidige Nederlandse veiligheidsnormen zijn gedefinieerd als overschrijdingskansen. De waterstanden die horen bij deze overschrijdingskansen worden “toetspeilen” genoemd. Deze waterstanden moeten de waterkeringen veilig kunnen keren, rekening houdend met alle factoren die het waterkerend vermogen beïnvloeden. De wettelijke overschrijdingskansen moeten niet worden verward met overstromingskansen. Een overstromingskans is de kans dat zich in een dijkring daadwerkelijk een overstroming voordoet. Er zijn verschillende redenen waarom de overschrijdingskansen uit de Waterwet niet gelijk zijn aan de overstromingskansen van dijkringgebieden:
• Een overstromingskans is de kans dat zich in een dijkring daadwerkelijk een overstroming voordoet. Een overstromingskans geeft dus een beeld van de conditie van een dijkring. Een overschrijdingskans uit de Waterwet is een normwaarde1. De conditie van een waterkering kan afwijken van de norm, zowel in positieve als negatieve zin. • Een overschrijdingskans heeft alleen betrekking op de belastingen. Om een overstromingskans te bepalen moeten ook de onzekerheden ten aanzien van de sterkte-eigenschappen van waterkeringen expliciet worden meegenomen. • De overschrijdingskans is gedefinieerd per vak. De overstromingskans heeft betrekking op de gehele dijkring. Bij het beoordelen of een waterkering het toetspeil veilig kan keren wordt per vak gekeken. Bij het bepalen van een overstromingkans moeten de faalkansen van alle vakken worden gecombineerd. Daarbij speelt ook de totale lengte van de kering een rol: hoe langer een kering, hoe groter de kans dat zich ergens een zwakke plek bevindt. Dit fenomeen wordt ook wel het lengte-effect genoemd.
1.4 Rekenmethode VNK2 In het project VNK2 worden overstromingsrisico’s berekend. Deze risico’s worden bepaald door de kansen op de vele mogelijke doorbraakscenario’s te combineren met de bijbehorende gevolgen van overstromingen. Voor een nadere toelichting op de verschillende onderdelen van de risicoberekeningen wordt verwezen naar de handleiding [Ref 1] en het achtergrondrapport [Ref 2]. In zijn de stappen die achtereenvolgens worden gezet om het overstromingsrisico te berekenen schematisch weergegeven. In de onderstaande tekst worden deze verder verduidelijkt.
1 Door de aanwezigheid van reststerkte hoeft een dijk bij een overschrijding van een waterstand die gelijk is aan het toetspeil nog niet direct te bezwijken. Het is echter ook mogelijk dat een dijk bij een waterstand beneden het toetspeil bezwijkt door bijvoorbeeld het faalmechanisme “opbarsten en piping".
16
Kansenspoor Gevolgenspoor
Stap 1 Stap 1 Verdeel de dijkring (cf. Waterwet) in vakken Verdeel de dijkring in ringdelen waarvoor de waarin de sterkte-eigenschappen en belastingen gevolgen ongeacht de breslocatie (vrijwel) homogeen zijn. gelijk zijn. De grens van een ringdeel valt Vak 2 samen met een vakgrens. Vak 1 Ringdeel 2
Vak 3
Ringdeel 1 Vak 5 Vak 4 Stap 2 Stap 2 Bereken per vak een faalkans voor de Bepaal per ringdeel het overstromingspatroon, verschillende faalmechanismen de waterdiepte en de stroom- en stijgsnelheid in geval van een doorbraak. Vak Faalkans per Faalkans per faalmechanisme vak Overloop Piping 1 Kans Kans Kans Over,1 Pip,1 1 2 KansOver,2 KansPip,2 Kans2 Scenario 1 (zie stap 3) Scenario 2 (zie stap 3) 3 KansOver,3 KansPip,3 Kans3 4 Kans Kans Kans Over,4 Pip,4 4 Stap 3 5 Kans Kans Kans Over,5 Pip,5 5 Definieer scenario’s: een scenario wordt Combin KansOver KansPip Overstr, kans gevormd door een unieke combinatie van falende en niet falende ringdelen. De Uit de combinatie van de kansen per scenarioset bevat alle mogelijke faalmechanisme per vak volgt de kans op overstromingsverlopen. een overstroming ergens in de dijkring. Bij het combineren van de faalkansen wordt Scenario Ringdeel 1 Ringdeel 2 rekening gehouden met afhankelijkheden 1 Faalt Faalt niet tussen faalmechanismen en vakken. 2 Faalt niet Faalt 3 Faalt Faalt Stap 3 Bereken scenariokansen door op basis van de Stap 4
kansen per vak te berekenen wat de kans is Bepaal het overstromingspatroon, de dat er in bijv. ringdelen 1 en 2 tegelijk een waterdiepte en de stroom- en stijgsnelheid voor bres optreedt. De scenariokansen zijn nodig meervoudige doorbraken (hier: scenario 3), op om de koppeling tussen kansen en gevolgen te basis van de overstromingsberekeningen per ringdeel (zie stap 2). kunnen maken.
Scenario Scenariokans Scenario 3 1 Kans1 2 Kans2 3 Kans 3 Stap 5 Som Kans Bereken de schade en het slachtofferaantal per scenario. Per scenario zullen de gevolgen Omdat de scenarioset alle mogelijke anders zijn. overstromingsverlopen omvat, is de som van de scenariokansen gelijk aan de eerder Scenario Schade Slachtoffers berekende kans op een overstroming ergens 1 E1 N1 in de dijkring. 2 E2 N2
3 E3 N3
Risicoberekening Bereken op basis van de scenariokansen- en gevolgen per scenario de verwachtingswaarden van de schade en het aantal slachtoffers. Scenario Scenariokans x Schade Scenariokans x Slachtoffers Een verwachtingswaarde is
1 Kans1 x E1 Kans1 x N1 een gewogen gemiddelde van alle mogelijke 2 Kans2 x E2 Kans2 x N2 uitkomsten, met als 3 Kans3 x E3 Kans3 x N3 gewichten de kansen op die Som Verwachtingswaarde schade Verwachtingswaarde slachtofferaantal waarden.
Figuur 9: De rekenmethode van VNK2.
17
Een dijkring kan worden opgevat als een keten: de schakels worden gevormd door alle dijkvakken, duinvakken en kunstwerken die onderdeel uitmaken van de waterkering (Figuur 10). Per vak en kunstwerk wordt gekeken naar de verschillende wijzen waarop deze kan falen, d.w.z. zijn waterkerende functie kan verliezen. Deze verschillende wijzen van falen worden “faalmechanismen” genoemd. De overstromingskans wordt berekend door het combineren van alle faalkansen per vak en faalmechanisme.
Figuur 10: De dijkring als een keten met verschillende schakels.
Voor een beschrijving van de verschillende faalmechanismen die in de risicoanalyse zijn meegenomen wordt verwezen naar paragraaf 3.2. De faalmechanismen zettingsvloeiing, afschuiven voorland, afschuiven buitentalud, microstabiliteit en verweking worden binnen VNK2 niet meegenomen. De redenen hiervoor zijn divers en houden verband met de volgende zaken: • Voor sommige mechanismen is er nog een kennistekort of zijn de gegevens onvoldoende beschikbaar. • Niet alle mechanismen leiden direct tot bezwijken. • Mechanismen hebben een sterk tijdsafhankelijk karakter waardoor de modellering met het VNK-instrumentarium niet mogelijk is of tot onvoldoende betrouwbare antwoorden zal leiden.
Bij de berekening van faalkansen en overstromingskansen spelen onzekerheden een centrale rol. Als de belasting op een waterkering groter is dan de sterkte, zal de kering bezwijken. Omdat er onzekerheden bestaan ten aanzien van zowel de belastingen als de sterkte-eigenschappen van waterkeringen, is het onzeker of een waterkering in een gegeven periode zal bezwijken. Anders gezegd: er bestaat een kans dat de waterkering bezwijkt. Onzekerheden ten aanzien van belastingen en sterkte- eigenschappen vormen dus de basis van de overstromingskans: zonder onzekerheden is de kans dat een kering bezwijkt nul of één.
Op basis van de berekende faalkansen per vak/kunstwerk en faalmechanisme kan de kans op een overstroming worden berekend. Dit is de kans dat zich ergens een doorbraak zal voordoen. Niet elke doorbraak heeft echter dezelfde gevolgen. Om het overstromingsrisico te bepalen is het zodoende nodig om voor de vele mogelijke (combinaties van) doorbraken de kansen en gevolgen te bepalen. Het verloop van een overstroming dat hoort bij een bepaalde doorbraak of combinatie van doorbraken wordt een overstromingsscenario genoemd. De kansen op de verschillende overstromingsscenario’s worden bepaald op basis van de berekende faalkansen per vak en kunstwerk.
Door de provincie is onder begeleiding van VNK2 voor een aantal breslocaties overstromingsberekeningen gemaakt, voor verschillende belastingsituaties. Per overstromingsberekening zijn de gevolgen bepaald in termen van economische schade en slachtoffers. Daarbij zijn ook de (on)mogelijkheden voor evacuatie meegenomen.
18
Door de scenariokansen aan de bijbehorende gevolgen te koppelen kan het overstromingsrisico worden bepaald. Het overstromingsrisico wordt weergegeven door de jaarlijkse verwachtingswaarden van de schade en het aantal slachtoffers, het groepsrisico (FN-curve), de kansverdeling van de schade (FS-curve), het Plaatsgebonden Risico (PR) en het lokaal individueel risico (LIR). In hoofdstuk 6 wordt nader op deze weergaven van het risico ingegaan.
1.5 Leeswijzer De resultaten van VNK2 worden per dijkringgebied vastgelegd in afzonderlijke dijkringrapporten. In het voorliggende rapport worden de bevindingen gepresenteerd van de berekeningen die zijn uitgevoerd voor Dijkring 51 Gorssel. Deze bevindingen zijn in nauwe samenwerking met waterschap Rijn en IJssel, provincie Gelderland, projectbureau VNK2 en het ingenieursbureau tot stand gekomen.
Hoofdstuk 2 geeft een beschrijving van het dijkringgebied: de ligging, de karakteristieke kenmerken van de aanwezige dijken en kunstwerken, de hoogteligging, infrastructuur en de ligging van steden komen aan bod. Er wordt op hoofdlijnen aangegeven welke brongegevens en welke methodes zijn toegepast in de risicoanalyse. Detailinformatie is terug te vinden in het achtergrondrapport [Ref 2].
In hoofdstuk 3 wordt de berekende overstromingskans van de dijkring gepresenteerd. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen de bijdragen aan de overstromingskans van de dijken en de kunstwerken en de verschillende faalmechanismen. Tevens wordt ingegaan op de vakken met relatief grote faalkansen.
Hoofdstuk 4 beschrijft de belangrijkste overstromingsscenario’s. Hierin komen de scenariokansen en de ontwerppunten van de scenario’s aan de orde.
Hoofdstuk 5 gaat nader in op de overstromingsberekeningen zoals die in opdracht van de provincie zijn gemaakt. De belangrijkste resultaten ten aanzien van de gevolgen (schade en slachtoffers) en het effect van evacuatie komen hier aan de orde. Ook wordt ingegaan op de koppeling tussen de scenariokansen met de gevolgen per scenario.
Hoofdstuk 6 beschrijft het overstromingsrisico van het dijkringgebied. Zowel het economische risico als het slachtofferrisico wordt besproken en de meest risicovolle delen van het dijkringgebied worden benoemd.
Hoofdstuk 7 beschrijft de resultaten van de uitgevoerde gevoeligheidsanalyses.
Ten slotte worden in hoofdstuk 8 de conclusies en aanbevelingen gegeven.
19
2 Gebiedsbeschrijving en schematisatie
In dit hoofdstuk wordt de ligging en kenmerken van dijkringgebied 51 Gorssel besproken. Daarnaast wordt de onderverdeling van de waterkering in vakken ten behoeve van de faalkansberekeningen toegelicht. In het achtergrondrapport wordt nader ingegaan op de vakindeling.
2.1 Beschrijving dijkring 51 Gorssel
2.1.1 Gebiedsbeschrijving Dijkring 51 is een kleine dijkring op de oostoever van de IJssel. Het dijkringgebied telt drie gemeenten en (delen van) de provincies Gelderland en Overijssel. Het heeft een oppervlakte van 7700 hectare en telt ruim 12.000 inwoners.
De voornaamste woonkernen in het gebied zijn Gorssel, Eefde en Epse (zie Figuur 11). Gorssel heeft 3400 inwoners, Eefde 3200 en Epse 1400. De overige woonkernen (Joppe, Harfsen, Dorth) hebben minder dan 1000 inwoners. Tezamen met de inwoners in de buitengebieden tussen de woonkernen in omvatten ze de overige 4000 inwoners.
Figuur 11: Dijkringgebied 51
Zoals ook wel blijkt uit de inwoneraantallen, bestaat de dijkring voornamelijk uit landelijk gebied. Figuur 12 laat zien dat bijna 80% van het gebied bestaat uit landbouwgrond en natuur.
21
Figuur 12: Bodemgebruik dijkring 51.
Het bodemgebruik laat zien dat het aandeel van de infrastructuur beperkt is. Er loopt één spoorlijn door het gebied (de lijn Zutphen – Deventer) en enkele N-wegen. De A1 is de enige snelweg in het gebied en vormt meteen de noordgrens ervan (zie paragraaf 2.1.3).
De hoogteligging in dijkring 51 is weergegeven in Figuur 13. De laagste punten liggen in de noordwestelijke en zuidwestelijke hoeken. Daartussenin ligt een hoger gelegen gebied waar de woonkern Gorssel op is gelegen. Deze hogere rug vormt een verbinding tussen de verholen kering ten westen van Gorssel en de hoge gronden in het oosten. Verder laat Figuur 13 zien dat het maaiveld in algemene zin oploopt in oostelijke richting.
De afwatering in het gebied vindt plaats door diverse waterlopen (bv. Dortherbeek, Eefsebeek, Dommerbeek). Deze wateren doorgaans af in westelijke richting, conform de hellende bodemligging. De beken monden uit in het Twentekanaal, de IJssel of Schipbeek, waar gemalen het water uitslaan.
22
Figuur 13: Hoogteligging in dijkring 51.
2.1.2 Beheerder Dijkring 51 valt onder het beheer van Waterschap Rijn en IJssel. Het beheersgebied van de dijkring wordt door primaire waterkeringen beschermd tegen overstromingen vanuit de IJssel. Daarnaast beheert het Waterschap nog secundaire waterkeringen, bijvoorbeeld kades langs regionale waterlopen, zomerkades en droge keringen. In dijkring 51 zijn geen secundaire waterkeringen aanwezig.
In het project VNK2 worden voor deze keringen geen faalkansen bepaald; wel kunnen ze invloed hebben op de gevolgen van een overstroming van het dijkringgebied door hun compartimenterende werking.
Bij wet is geregeld dat de provincies (Gedeputeerde Staten) de toezichthouders zijn op alle primaire waterkeringen. De beheerder moet over de zesjaarlijkse toetsing over de algemene waterstaatkundige toestand van de primaire waterkeringen verslag uitbrengen aan Gedeputeerde Staten. Ook moet de beheerder voor bijvoorbeeld een dijkversterking goedkeuring vragen aan Gedeputeerde Staten. De Gedeputeerde Staten rapporteert aan de Minister. 2.1.3 De primaire waterkering van dijkring 51
Dijkring 51 omvat de waterkering aan de oostzijde van de IJssel, lopend van de kruising met het Twentekanaal stroomafwaarts langs Gorssel tot de A1 ten zuiden van Deventer. Bij de kruising met het Twentekanaal loopt de categorie a-kering door langs de noordzijde van het voorpand van het Twentekanaal, tot aan de sluis bij Eefde.
23
Het restant van de waterkering langs het Twentekanaal heeft geen status. Binnen VNK2 wordt alleen de primaire waterkering van de categorie a beschouwd. Ter plaatse van de kruising van de IJssel met de A1 volgt de primaire kering de A1. Voor de A1 ligt op sommige delen nog wel een regionale kering langs de Schipbeek. Aan de oostzijde van de dijkring sluiten de A1 en de regionale kering langs het Twentekanaal aan op hoge grond.
De totale lengte van de primaire cat. a-kering van dijkring 51 is 24 km, lopend langs de noordzijde van het Twentekanaal, de oostzijde van de IJssel en de zuidzijde van de Schipbeek. In de kering cat. a-kering liggen in totaal 9 kunstwerken en waterkerende constructies in de vorm van een gemaal, uitwateringssluizen, een coupure en dassentunnels. Langs het Twentekanaal bevat de waterkering twee (damwand)constructies. Er liggen geen duinen in de waterkering van dijkring 51 De waterkering langs de IJssel bestaat voor ongeveer een kwart uit verholen waterkering. Deze verholen waterkeringen bestaan uit natuurlijk afgezette verhogingen in het landschap (dekzand) die in het verleden als waterkering zijn aangemerkt. Figuur 14 laat als voorbeeld zien hoe de verholen kering Gorssel eruit ziet. Figuur 14 geeft een indruk van de vorm en grootte van de verholen kering van Gorssel.
Figuur 14: Foto van de verholen kering Gorssel waarop goed te zien is dat de kering bestaat uit een natuurlijke verhoging in het landschap en dicht begroeid is met bomen. De positie waar de foto genomen is, is weergegeven in Figuur 15. De foto is in noordwestelijke richting genomen.
24
Figuur 15: Hoogtekaart van dijkvak 10. De verhogingen zijn goed te zien als de donkere vlekken langs de lijn die de formele waterkering aangeeft. De rode stip aan de onderkant van de figuur geeft de positie aan waarop de foto van Figuur 14 genomen is.
De dijkring heeft een normfrequentie van 1/1.250 jaar. Dat betekent dat de waterkering zo sterk moet zijn dat een hydraulische belasting die een kans van 1/1.250 per jaar heeft om voor te komen, gekeerd kan worden. Het buitenwater dat gekeerd wordt bestaat voor een groot gedeelte uit de rivier de IJssel. Langs sommige delen ligt de dijk direct aan de IJssel, maar soms liggen er flinke stukken uiterwaard tussen de IJssel en de dijk in. Aan de zuidzijde van de dijkring moet buitenwater uit het voorpand van het Twentekanaal gekeerd worden. Hier ligt de kering direct aan het water. Aan de noordzijde moet buitenwater uit de Schipbeek worden gekeerd. Zoals gezegd, hier ligt de primaire kering gedeeltelijk nog achter een regionale kering die direct aan het water grenst. 2.2 Ontstaansgeschiedenis De IJssel is ongeveer rond 500 AD ontstaan. Door verslechterende afvoer van de Rijn brak het Berkel- en Rijnwater door een barrière bij Zutphen heen waarna het Rijnwater een nieuwe tak in noordelijke richting ontwikkelde. Het duurde mogelijk nog enige honderden jaren voordat er een volwaardige rivierloop lag. Deze volwaardige IJssel was in elk geval kort voor 800 AD een feit.
25
Tussen 1300 en 1400 AD werden delen van de rivier bedijkt. Tussen 1500 en 1600 AD is de IJssel-geul bij Doesburg en bij Zutphen dichter langs deze steden gelegd. Wat afvoer betreft was de IJssel tussen 500 en 1500 AD een belangrijke Rijntak. Daarna gingen de IJssel en Nederrijn steeds meer verzanden, terwijl de Waaltak meer en meer afvoer trok. Om de afvoerverdeling constant te houden werden vanaf 1700 allerlei werken uitgevoerd (o.a. het graven van het Pannerdens Kanaal). Rond 1960 zijn enkele bochten afgesneden tussen Arnhem en Brummen.
Ter beperking van de overlast bij hoge IJsselstanden, in het bijzonder de zeer hoge IJsselstand van 1926, wordt in 1947 het plan ‘Dichting Baaksche Overlaat’ opgesteld. Het plan voorziet in de aanleg van een doorgaande dijk met kunstwerken tussen Doesburg, Zutphen en Gorssel. Dit is de huidige waterkering.
De meeste werken in het kader van het project ‘Dichting Baaksche Overlaat’ zijn uitgevoerd in de periode 1950 – 1955, met een ontwerphoogte van 0,5 m boven de hoogst bekende waterstand. De hoogst bekende stand (uit die tijd) bedraagt NAP +8,82 m ter plaatse van de IJsselbrug te Zutphen (gemeten op 6 januari 1926) en correspondeert met een afvoer van 13.000 m3/s te Lobith [Ref 12].
De tussen de verholen waterkeringen langs de IJssel gelegen dijktrajecten zijn in de jaren ’70 aangelegd of verbeterd op basis van een MHW, corresponderend met een afvoer van 18.000 m3/s bij Lobith. Ter plaatse van dp 54 en 59, waar eind jaren ’60 nog poelen of kolken aanwezig waren, is de dijk tijdens de laatste dijkverbeteringen rechtdoor getrokken. Verwacht mag worden dat hier in het verleden doorbraken hebben plaats gevonden. Langs de Schipbeek wordt de waterkering gevormd door de aardebaan van Rijksweg A1, die in 1969 is aangelegd.
Het Twentekanaal is omstreeks 1930 aangelegd en de grote hoeveelheid vrijkomende grond is gebruikt voor de aanleg van kades. Eind jaren zeventig zijn deze kades verbeterd, waarbij tevens aandacht is besteed aan de waterkerende functie. 2.3 Recente geschiedenis: bedreigingen en versterkingen
2.3.1 Overstromingsrampen In het recente verleden hebben geen overstromingsrampen plaatsgevonden in dijkring 51. In 1926 hebben voor het laatst overstromingen plaatsgevonden, als gevolg van extreme neerslag in het stroomgebied van de Rijn. In 1993 en 1995 zijn de hoogste waterstanden van de afgelopen decennia opgetreden. Het water stond toen tot aan de kade, maar heeft niet tot overstromingen geleid. De afvoer bij Lobith lag op ongeveer 12.000 m3/s. Dit is nog ruimschoots onder de afvoer waarop de veiligheidsnormen voor de dijkringen zijn gebaseerd. Ook in 2011 heeft het water tot aan de kade gestaan. Er zijn toen wat kleine wellen geconstateerd. 2.3.2 Versterkingen Er zijn weinig gegevens over versterkingen voorafgaand aan of naar aanleiding van de eerste toetsronde, afgezien van de jaartallen (Tabel 9).
26
Versterkingsnaam Van Dp Tot Dp Jaar Eefde 1 4 2009 Stuw Eefde – Spoorbrug Eefde 4 15 Onbekend Spoorbrug Eefde – Monding Twentekanaal 15 27 1977 Monding Twentekanaal 27 32 2009 Twentekanaal – Mettray 32 39 1970 Mettray – Flierderbeek – ’t Boschloo 43 66 1970 Gorssel – Domerbeek – Epse 90 112 1973 Epse – Rijksweg A1 115 126 1971 Rijksweg A1 126 eind 1969
Tabel 9: Versterkingen uit het verleden.
Naar aanleiding van de tweede toetsronde zijn diverse maatregelen getroffen om de veiligheid van de waterkering verder te vergroten. De meeste van deze maatregelen bestonden uit onderzoek en aanpassingen of formalisering van beheer. In 2009 zijn enkele versterkingen opgeleverd waarbij sloten zijn gedempt en stabiliteitsbermen zijn aangelegd.
In Tabel 9 is ook te zien dat delen van de waterkering nooit zijn versterkt: dp 39-43, dp 66-90 en dp112-115. Dit betreft de verholen keringen die een kwart van de waterkering langs de IJssel vormen. Deze verholen keringen zijn overigens in de 3e toetsronde afgekeurd op het onderdeel hoogte.
2.4 Vakindeling categorie a-kering Ten behoeve van de faalkansberekeningen is de categorie a-kering van dijkring 51 onderverdeeld in vakken. Per vak zijn voor de verschillende faalmechanismen faalkansen berekend.
Conform de standaardaanpak van VNK2 zijn er vakgrenzen aangenomen in de volgende gevallen: • Verandering van de categorie waartoe de waterkering behoort; • Verandering van het type waterkering; • Dusdanige verandering in belasting en/of sterkte-eigenschappen dat niet langer sprake is van een homogene belasting en/of van homogene sterkte- eigenschappen. Hierbij kan gedacht worden aan: o Verandering van dijknormaal; o Verandering van geometrie; o Verandering in de bodemeigenschappen;
Zoals ook in het bovenstaande is beschreven, zijn een aantal verholen keringen aanwezig in de dijkring. Deze zijn reden geweest om een vakgrens aan te brengen. Langs het Twentekanaal zijn ook nog twee stukken waar de waterkering een damwandconstructie bevat. Ook hier is een vakgrens aangelegd. Verder is zoveel mogelijk aangesloten bij de vakgrenzen zoals de beheerder die heeft gehanteerd bij de afgelopen twee toetsrondes.
Niet alle faalmechanismen leveren overal een relevante bijdrage aan het overstromingsrisico. Faalmechanismen zijn niet beschouwd indien in de 3e toetsronde is gebleken dat het faalmechanisme niet van toepassing is of als er een ruime veiligheidsmarge aanwezig is.
27
Figuur 16: Dijkvakken binnen dijkring 51.
Uitgaande van het bovenstaande is de primaire waterkering van dijkring 51 verdeeld in 18 dijkvakken.
Figuur 16 geeft een overzicht van de onderverdeling van dijkring 51 in dijkvakken, waar de vaknummers mede in zijn opgenomen. Een uitgebreider overzicht van de vakindeling is gegeven in Bijlage C. Hierin worden ook per dijkvak de beschouwde faalmechanismen en de ringdelen opgesomd. 2.5 Kunstwerken In de primaire kering van dijkring 51 bevinden zich 9 kunstwerken. Deze zijn weergegeven in Figuur 17.
28
1. Aflaatwerk Eefsebeek 2. Gemaal Oude Eefsebeek 3. Duiker Flierderbeek 4. Coupure Veerweg 5. Duiker Dommerbeek 6. Duiker Dortherbeek 7. Dassentunnel 1 8. Dassentunnel 2 9. Dassentunnel 3
Figuur 17: Kunstwerken binnen dijkring 51.
De drie dassentunnels liggen in het grondlichaam onder de A1, boven het toetspeil, en zijn daarom niet in VNK2 beschouwd.
Identiek aan de dijkvakken geldt voor de overige kunstwerken dat faalmechanismen niet zijn beschouwd indien in de 3e toetsronde is gebleken dat faalmechanismen niet van toepassing zijn of er een ruime veiligheidsmarge aanwezig is. Een uitgebreid overzicht per kunstwerk van de beschouwde faalmechanismen is gegeven in Bijlage C.
2.6 Randvoorwaarden Voor de waterkering langs de Schipbeek en het voorpand van het Twentekanaal zijn niet overal hydraulische randvoorwaarden beschikbaar. Aangezien er voor beide waterlopen geldt dat er vanaf de het laatste randvoorwaardepunt in de buurt van de IJssel in oostelijke richting weinig tot geen verval te verwachten is, zijn deze hydraulische randvoorwaarden langs het gehele verdere verloop van de Schipbeek en het Twentekanaal gehanteerd.
2.7 Resultaten uit de derde toetsronde De derde toetsronde in het kader van de Waterwet is recent voltooid. In die toetsing zijn de verholen keringen afgekeurd op hoogte en dijkvak 3 is afgekeurd op het faalmechanisme piping. Tabel 10 geeft de toetsresultaten voor de relevante faalmechanismen per dijkvak. Voor het toetsen van het faalmechanisme “Bekleding” zijn voor delen van de waterkering van dijkring 51 geen geschikte regels beschikbaar, vandaar het voorkomen van het toetsresultaat “Geen oordeel”.
29
Macrostabiliteit Vak Hoogte Piping Bekleding binnenwaarts 1 V G GO G 2 V G GO G 3 V O GO G 4 G G GO G 5 G G V G 6 O G GO G 7 G G V G 8 G G V G 9 G G GO G 10 O G GO G 11 G G V G 12 O G GO G 13 G G V G 14 O G GO G 15 G G G/GO G 16 V G V G 17 G G V G 18 G G V G
Tabel 10: Resultaten 3e toetsronde: G=goed, V=voldoende, O=onvoldoende en GO=geen oordeel.
30
3 Overstromingskans
Dit hoofdstuk beschrijft de wijze waarop de overstromingskans is berekend en toont de resultaten van de uitgevoerde berekeningen.
3.1 Aanpak en uitgangspunten De berekeningen van de overstromingskans van de dijkring en de faalkansen van de dijkvakken en kunstwerken zijn uitgevoerd met behulp van het programma PC-Ring [Ref 3-7]. De faalkansen voor het faalmechanisme “macrostabiliteit binnenwaarts” zijn met behulp van aparte procedures buiten PC-Ring berekend. De voor dit faalmechanisme berekende faalkansen dienden wel weer als invoer voor PC-Ring bij het berekenen van de overstromingskans.
De betreffende belastingmodellen zijn afgestemd op de ThermoMeter Randvoorwaarden van 2006 (TMR2006). In deze waarden zijn de gegevens en inzichten tot en met 2006 verwerkt. De TMR 2006 zijn nagenoeg gelijk aan de Hydraulische Randvoorwaarden 2006 (HR2006 [Ref 3]) welke in het kader van de wettelijke toetsing worden gebruikt. Het verschil is dat in de HR2006 beleidsmatige overwegingen zijn meegewogen bij het vaststellen van de buitenwaterstanden behorende bij de normfrequentie van de dijkring, zijnde 1/1.250 per jaar.
Per faalmechanisme is per vak een schematisatie van de waterkering opgesteld (bepaling geometrie, gemiddelden, spreidingen et cetera). Op vakniveau zijn, indien relevant, verschillende gevoeligheidsanalyses uitgevoerd om een beeld te krijgen van de invloeden van alternatieve schematisaties. Voor een uitgebreide toelichting op de vakindeling, selectie van faalmechanismen en de opgestelde schematisaties per faalmechanisme en vak wordt verwezen naar het achtergrondrapport [Ref 2].
3.2 Beschouwde faalmechanismen
3.2.1 Faalmechanismen dijken Bij de bepaling van de faalkans van de dijken worden in VNK2 de volgende faalmechanismen beschouwd (zie ook Figuur 18): • Overloop en golfoverslag • Macrostabiliteit binnenwaarts • Opbarsten en piping • Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam
Overloop en golfoverslag Bij dit faalmechanisme bezwijkt de dijk doordat grote hoeveelheden water over de dijk heen lopen of slaan. Bij aflandige wind of bij anderszins zeer kleine golfhoogten wordt het bezwijken beschreven door het faalmechanisme overloop. In andere gevallen door het faalmechanisme golfoverslag.
Macrostabiliteit binnenwaarts Bij dit faalmechanisme bezwijkt de dijk doordat een deel van de dijk ten gevolge van langdurige hoge waterstanden instabiel wordt en daarna afschuift of opdrijft.
Opbarsten en piping Bij dit faalmechanisme bezwijkt de dijk doordat het zand onder de dijk wordt weggespoeld. Door de druk van het water zal eerst, indien aanwezig, de afsluitende laag opbarsten. Vervolgens kunnen zogenaamde pijpen ontstaan waardoor het zand wegspoelt en de dijk inzakt.
31
Overloopoverloop en en golfoverslag golfoverslag Macrostabiliteitafschuiving binnentalud binnenwaarts
Beschadiging bekleding en erosie Opbarstenopbarsten en piping en piping beschadiging bekleding dijklichaam
Figuur 18: Beschouwde faalmechanismen dijken.
Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam Bij dit faalmechanisme bezwijkt de dijk doordat eerst de bekleding wordt beschadigd door de golfaanval waarna de grootte van de doorsnede van de dijkkern door erosie wordt verminderd en de dijk inzakt.
De faalmechanismen zettingsvloeiing, afschuiven voorland, afschuiven buitentalud, micro-instabiliteit en verweking worden binnen VNK2 niet in de berekening meegenomen (zie paragraaf 3.3). 3.2.2 Faalmechanismen kunstwerken Voor de bepaling van de faalkans van een kunstwerk wordt rekening gehouden met de volgende faalmechanismen (zie ook Figuur 19): • Overloop en golfoverslag • Niet-sluiten • Achterloopsheid en onderloopsheid • Constructief falen
Overloopoverloop en golfoverslagen golfoverslag Niet-sluiten niet sluiten
Achterloopsheid en Constructief falen achterloopsheid en constructief falen onderloopsheid onderloopsheid
Figuur 19: Beschouwde faalmechanismen kunstwerken.
32
Overloop en golfoverslag Bij het faalmechanisme overloop en golfoverslag bezwijkt het kunstwerk ten gevolge van erosie achter het kunstwerk door overloop en overslag. De beoordeling van het kunstwerk is gebaseerd op een vergelijking van de kerende hoogte in gesloten toestand met de overschrijdingsfrequentielijn van de buitenwaterstand.
Niet-sluiten Bij het mechanisme niet-sluiten van kunstwerken wordt de waterkering als bezweken beschouwd als de beweegbare kering niet gesloten is én het debiet groter is dan het kritieke debiet. De hoofdoorzaken van falen betreffen de volgende fasen: • Fase 1: Falen sluiting. Falen van de sluiting vindt plaats door falen van het sluitproces en door falen van het herstel achteraf. • Fase 2: Falen door instroming. Falen vindt plaats als het instromende debiet groter is dan het kritieke debiet dat vanuit de sterkte van de achter het kunstwerk aanwezige bodembescherming toelaatbaar is. Indien de erosie die dan optreedt, leidt tot ondergraving van het object, zal bezwijken optreden.
Achterloopsheid en onderloopsheid Op het contactvlak tussen grond en kunstwerk kan onder en/of langs het kunstwerk een grondwaterstroming ontstaan die tot kwel kan leiden. Bij toenemende kwel kunnen zandmeevoerende wellen ontstaan, waardoor ondermijning van het kunstwerk kan optreden. Aangenomen wordt dat bij het optreden en constateren van piping bij kunstwerken er geen tegenmaatregelen getroffen kunnen worden. In de beschrijving van de grenstoestandfuncties wordt onderscheid gemaakt in twee methoden: Bligh voor alleen horizontale kwelwegen langs het kunstwerk en Lane voor gecombineerde horizontale en verticale kwelwegen onder en langs het kunstwerk.
Constructief falen Bij het faalmechanisme constructief falen is de beoordeling van het kunstwerk gebaseerd op een beschouwing van de constructieve sterkte en stabiliteit in relatie tot de belastingen bij het keren van hoogwater. Bij deze beoordeling zijn de volgende mechanismen van toepassing: • Falen door bezwijken van de keermiddelen ten gevolge van vervalbelasting • Falen door functieverlies ten gevolge van een aanvaring (schutsluizen) • Falen door metastabiliteitsverlies van het kunstwerk of delen daarvan waardoor het kunstwerk zijn contact met de waterkering zodanig verliest dat erosie om het kunstwerk optreedt.
Beoordelingsmethode Voor een aantal typen kunstwerken is binnen het project VNK2 een methode ontwikkeld om faalkansen te berekenen voor de verschillende faalmechanismen. Het gaat om de volgende typen kunstwerken: schutsluizen, keersluizen, in- en uitwateringssluizen, coupures, tunnels en gemalen. Uitwaterende leidingen worden beschouwd als uitwateringssluizen.
Het falen van een kunstwerk door het optreden van overloop en golfoverslag, niet- sluiten van afsluitmiddelen of het bezwijken van afsluitmiddelen leidt op zichzelf niet tot het ontstaan van een bres in de waterkering. Daarvoor is het ook nog nodig dat er erosie van de achterliggende bodembescherming optreedt, waardoor het kunstwerk geheel bezwijkt en er daadwerkelijk een bres kan optreden. Het optreden van erosie is afhankelijk van de sterkteparameters van de aanwezige bodembescherming. Binnen VNK2 wordt voor de hierboven genoemde faalmechanismen zowel de kans van optreden van een faalmechanisme als de kans van het optreden van erosie bepaald en gecombineerd, zodat uiteindelijk een bezwijkkans (kans op bresvorming) wordt uitgerekend. Voor dijkring 5 is het mechanisme overloop en golfoverslag een uitzondering omdat de beschouwde kunstwerken zich achter of in de dijk bevinden hierdoor wordt dit mechanisme voor de kunstwerken niet meegenomen.
33
Bij de mechanismen achterloopsheid/onderloopsheid en algehele instabiliteit wordt verondersteld dat de standzekerheid direct verloren gaat op het moment dat het faalmechanisme optreedt, zodat bresvorming plaatsvindt.
De bijbehorende faalkans wordt daarom beschouwd als kans op het ontstaan van een bres. Hiermee is de beoordeling van de kunstwerken in analogie met de beoordeling van de dijken en duinen. Voor elk kunstwerk wordt per faalmechanisme het aanwezige verval over het kunstwerk en het instromende debiet bepaald op het moment van falen van (onderdelen van het) kunstwerk.
3.3 Niet beschouwde faalmechanismen Niet alle faalmechanismen kunnen met het VNK2-instrumenarium worden doorgerekend. Zodoende worden ondermeer de faalmechanismen zettingsvloeiing, afschuiven voorland, afschuiven buitentalud, micro-instabiliteit en verweking binnen VNK2 niet in de faalkansberekeningen meegenomen. Daarnaast wordt voor bekleding de schade die optreedt door stroming niet meegenomen.
Deze faalmechanismen, met uitzondering van verweking en heave, leiden niet direct tot bresvorming en/of het optreden ervan heeft geen relatie met het voorkomen van hoogwater. Dit laatste heeft tot gevolg dat de kans van optreden van het faalmechanisme tijdens een hoogwater gering is. Voor verweking geldt dat de ondergrond bij dijkring 51 niet als verwekingsgevoelig bekend staat. Wat heave betreft, dit is alleen relevant bij constructies waarbij sprake is van verticale kwelweg. In dijkring 51 zijn twee korte constructies waarop heave van toepassing zou kunnen zijn. Beide constructies zijn in de 3e toetsronde met een ruime veiligheidsmarge goed getoetst.
Uit het bovenstaande kan dan ook geconcludeerd worden dat het buiten beschouwing laten van deze faalmechanismen geen invloed heeft op het overstromingsrisico van dijkring 51.
Ook aansluit- en overgangsconstructies kunnen met het VNK2-instrumentarium niet worden geanalyseerd. De ervaring bij overstromingen in het buitenland leert dat de overgang van harde naar zachte constructies vaak zwakke plekken vormen. Het is onduidelijk in hoeverre de Nederlandse richtlijnen voor het ontwerp van aansluit- en overgangsconstructies afdoende veiligheid bieden. Hiervoor is aanvullend onderzoek benodigd. Vanwege het ontbreken van geschikte modellen wordt het falen van aansluit- en overgangsconstructies in VNK2 niet beschouwd. In hoeverre dit tot een onderschatting van het overstromingsrisico leidt, is onbekend. 3.4 Berekende overstromingskansen Hoewel VNK2 een beeld geeft van de overstromingsveiligheid dienen de resultaten van VNK2 niet te worden verward met die van een toetsing in het kader van de Waterwet. In de toetsing wordt beoordeeld of de primaire waterkeringen voldoen aan de wettelijke normen. Deze normen zijn niet gedefinieerd als overstromingskansen maar als overschrijdingskansen van waterstanden die de waterkeringen veilig moeten kunnen keren, rekening houdend met alle factoren die het waterkerend vermogen beïnvloeden. Omdat de wettelijke normen geen betrekking hebben op overstromingskansen kunnen zij niet zondermeer worden gelegd langs de uitkomsten van VNK2. 3.4.1 Overstromingskans en faalkansen per faalmechanisme
Voor de categorie a-kering van dijkring 51 is een overstromingskans berekend van 1/270 per jaar. Tabel 11 geeft per faalmechanisme de faalkansen.
34
De overstromingskans van dijkring 51 wordt bijna volledig bepaald door de faalmechanismen overloop en golfoverslag en opbarsten en piping, waarbij opbarsten en piping een tweemaal zo grote bijdrage heeft dan overloop en golfoverslag. De faalmechanismen macrostabiliteit binnenwaarts en beschadiging bekleding en erosie dijklichaam hebben een relatief kleine bijdrage. De faalkansen van de beschouwde faalmechanismen voor de kunstwerken hebben een marginale bijdrage aan de overstromingskans van dijkring 51. Hierbij wordt opgemerkt dat er wel twee kunstwerken zijn beschouwd op het faalmechanisme onder- en achterloopsheid, maar dat deze faalkansen niet in de overstromingskans zijn meegenomen.
Faalkans op Type waterkering Faalmechanisme ringniveau (per jaar) Dijk Overloop en golfoverslag 1/730 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 Opbarsten en piping 1/380 Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam 1/11.000 Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 Niet-sluiten 1/47.000 Onder- en achterloopsheid - Constructief falen 1/100.000 Overstromingskans 1/270
Tabel 11: Berekende faalkansen op ringniveau (per jaar) per faalmechanisme en de overstromingskans.
2% 1%
32%
Overloop golfoverslag
Macrostabiliteit binnenwaarts Opbarsten en piping
Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam Kunstwerken gecombineerd 1% 63%
Figuur 20: Procentuele bijdragen van verschillende faalmechanismen aan de som van de faal- kansen per faalmechanisme (deze som is niet exact gelijk aan de overstromingskans vanwege afrondingen).
35
In Figuur 20 is een overzicht opgenomen van de procentuele bijdragen van verschillende faalmechanismen aan de som van de faalkansen per faalmechanisme. Het beeld dat uit Figuur 20 naar voren komt, is consistent met de resultaten uit de 3e toetsronde (zie paragraaf 2.7). Ook in de 3e toetsronde zijn de faalmechanismen opbarsten en piping en overloop en golfoverslag de faalmechanismen waar de waterkering niet overal voldoen aan de normen. 3.4.2 Faalkansen dijken In Tabel 12 worden per dijkvak per faalmechanisme de berekende faalkansen weergegeven. Indien op voorhand kon worden aangenomen dat de kans van optreden van een faalmechanisme voor een dijkvak dusdanig klein is dat het mechanisme geen significante bijdrage zou leveren aan de overstromingskans van de dijkring, is dat bewuste faalmechanisme voor dat dijkvak niet beschouwd.
faalkans (per jaar) per faalmechanisme Beschadiging Vak nr. Overloop Opbarsten en Macrostabiliteit bekleding en Gecombineerd golfoverslag piping binnenwaarts erosie dijklichaam 1 1/4.400 1/5.000 - 1/120.000 1/2.700 2 1/4.400 - - - 1/4.400 3 1/3.800 1/810 - - 1/680 4 1/5.100 1/1.000 - - 1/900 5 1/8.400 - - - 1/8.400 6 1/4.600 - - - 1/4.600 7 1/4.500 - - - 1/4.500 8 1/5.700 - - - 1/5.700 9 1/5.300 - 1/13.000 - 1/3.900 10 1/840 - - - 1/840 11 1/5.400 - 1/370.000 1/17.000 1/5.300 12 1/1.900 - - - 1/1.900 13 1/6.300 - <1/1.000.000 - 1/6.300 14 1/820 - - - 1/820 15 1/6.200 - 1/50.000 - 1/5.700 16 1/1.200 1/2.200 - - 1/880 17 1/7.200 - - - 1/7.200 18 1/5.100 - - - 1/5.100 Overstro- 1/730 1/380 1/11.000 1/17.000 1/270 mingskans
Tabel 12: Berekende faalkansen voor de dijken van dijkring 5.
Overloop en golfoverslag Voor de meeste dijkvakken zijn voor het faalmechanisme overloop en golfoverslag faalkansen berekend in de orde van 1/1.000 tot 1/10.000 per jaar. Vier vakken hebben relatief grote faalkansen: vak 10, 12, 14 en 16. Het resultaat voor vak 6 wijkt af van de resultaten uit de 3e toetsronde. De resultaten van deze vijf vakken zullen hieronder nader worden toegelicht.
36
Dijkvak 6 Dijkvak 6 is afgekeurd in de 3e toetsronde; zodoende zou op voorhand een relatief grote faalkans te verwachten zijn. Het relatief gunstige resultaat in de faalkansanalyse wordt verklaard doordat in de toetsing alleen het dwarsprofiel tot de buitenkruinlijn is gehanteerd en in deze studie het hele dwarsprofiel is gebruikt. Het profiel bevatte een punt dat hoger lag dan de buitenkruinlijn, waardoor er met een hogere dijkkruin gerekend kon worden, wat een minder conservatieve schematisatie oplevert. Verder wordt er bij het mechanisme overloop en golfoverslag, in tegenstelling tot de reguliere toetsing, rekening gehouden met de sterkte van de grasmat, waardoor gunstigere resultaten behaald kunnen worden omdat er een groter overslagdebiet kan worden toegelaten.
Dijkvak 10 Dijkvak 10 is een verholen kering. In de resultaten van de 3e toetsronde is dit vak ook afgekeurd op hoogte met een te lage waakhoogte. Omdat de verholen keringen heel breed zijn en begroeit met bomen is golfoverslag niet berekend, de berekende faalkans heeft betrekking op het mechanisme overloop. De berekende faalkans ligt in lijn met de toetsresultaten.
Dijkvak 12 Dijkvak 12 is net als dijkvak 10 een verholen kering en heeft in de 3e toetsronde een onvoldoende toetsresultaat gekregen. Hoewel er geen sprake was van hoogtetekort, was de waakhoogte te klein om voldoende te scoren. De faalkansanalyse voor het vak gaf een faalkans van 1/1.900 per jaar. Dat is in lijn met het toetsresultaat, omdat de score in de toetsing maar net onvoldoende was. Overigens is voor dijkvak 12 alleen het mechanisme overloop berekend; Golfoverslag is niet beschouwd, omdat dit faalmechanisme vak 12 als verholen kering niet relevant is.
Dijkvak 14 Voor dijkvak 14 geldt ongeveer hetzelfde als voor dijkvak 10; het betreft een verholen kering waar in de 3e toetsronde een klein hoogtetekort voor is bepaald. Ook voor dit vak geldt dat golfoverslag niet berekend is, omdat golfwerking bij verholen keringen geen rol van betekenis speelt. Als dit laatste in ogenschouw wordt genomen, komt de berekende faalkans van 1/820 per jaar goed overeen met het toetsresultaat.
Dijkvak 16 Dit dijkvak ligt heel dicht bij de monding van de Schipbeek in de IJssel en het laagste punt van het dijkvak ligt daar waar een provinciale weg uit Deventer richting Zutphen de Schipbeek en de waterkering kruist. Op dit punt ligt de waterkering net voor de aardebaan van de A1, en heeft maar een kleine overhoogte. Daarom komt de berekende faalkans van 1/1.200 per jaar goed overeen met het oordeel ‘voldoende’ uit de 3e toetsronde.
Opbarsten en piping De berekende faalkansen voor opbarsten en piping liggen voor drie van de vier dijkvakken tussen de 1/1.000 en 1/10.000 per jaar. Voor dijkvak 3 is faalkans berekend van 1/810 per jaar.
In de derde toetsronde heeft dijkvak 3 onvoldoende gescoord voor piping, en dijkvak 4 scoorde goed met een minimale marge. Deze twee vakken worden hieronder nader toegelicht.
Dijkvak 3 Voor dit dijkvak is een faalkans van 1/810 per jaar berekend. Dit sluit redelijk goed aan bij de resultaten uit de derde toetsronde. Voor de berekeningen is gebruik gemaakt van lokale gegevens van de bodemopbouw, aangeleverd door de beheerder, omdat die een nauwkeurigere schematisatie mogelijk maakten.
37
Dit vak scoort slechter dan de omliggende dijkvakken vanwege het lage maaiveldniveau van het achterland in combinatie met de ongunstige bodemopbouw.
Dijkvak 4 Gezien het feit dat dit vak net voldoende scoorde in de derde toetsronde is een berekende faalkans van 1/1.000 per jaar een realistische faalkans.
Macrostabiliteit binnenwaarts De kans op falen als gevolg van de macrostabiliteit van het binnentalud is voor de twee geselecteerde dijkvakken kleiner dan 1/10.000 per jaar. Deze twee vakken zijn geselecteerd op basis van de resultaten uit de derde toetsronde omdat daar de grootste faalkansen te verwachten zijn. Deze kleine faalkansen komen overeen met de scores uit de derde toetsronde voor Macrostabiliteit voor dijkring 51.
Het faalmechanisme Macrostabiliteit binnenwaarts levert geen significante bijdrage aan het overstromingsrisico van dijkring 51. De resultaten van de faalkansberekening geven geen aanleiding om de selectie van dijkvakken verder uit te breiden en een aanvullende analyse uit te voeren voor dit faalmechanisme.
Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam De berekende faalkansen voor het faalmechanisme beschadiging bekleding en erosie dijklichaam voor de vier geselecteerde dijkvakken zijn voor twee dijkvakken tussen de 1/10.000 en 1/100.000 per jaar. De overige twee dijkvakken hebben een faalkans kleiner dan 1/100.000 per jaar. De vier dijkvakken zijn geselecteerd omdat de grootste faalkansen daar te verwachten zijn. De kleine berekende faalkansen liggen in lijn met de toetsresultaten uit de 3e toetsronde en zijn te verklaren doordat de windbelasting relatief klein is ten opzichte van de waterstandsbelasting. De strijklengtes zijn beperkt, wat leidt tot relatief lage golfhoogtes.
Het faalmechanisme Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam levert geen significante bijdrage aan het overstromingsrisico van dijkring 51. De resultaten van de faalkansberekening geven geen aanleiding om de selectie van dijkvakken verder uit te breiden en een aanvullende analyse uit te voeren voor dit faalmechanisme.
3.4.3 Overzicht faalkansen dijken In Figuur 21 is een overzicht gegeven van de faalkansen van de dijkvakken. Een getalsmatig overzicht van de vakfaalkansen en de faalkansen per faalmechanisme staat in Tabel 12.
38
Figuur 21: Overzicht faalkansen per dijkvak.
3.4.4 Faalkansen kunstwerken Onderstaande tabel geeft per beschouwd kunstwerk uit dijkring 51 de faalkansen weer. Voor het faalmechanisme Overloop en golfoverslag is alleen een faalkans berekend als het kunstwerk zelf daadwerkelijk de kerende hoogte verzorgt. De gecombineerde faalkans per kunstwerk is dan ook enkel inclusief de faalkans voor overloop en golfoverslag als het kunstwerk zelf de kerende hoogte verzorgt.
Overloop Constructief Kunstwerk Niet sluiten Piping Gecombineerd golfoverslag falen
Coupure Veerweg 1/34.000 1/70.000 -1 <1/1.000.000 1/24.000
Gemaal Oude Eefsebeek -4 <1/1.000.000 <1/125.000 <1/125.000 <1/125.000
Duiker Dommerbeek2 -4 <1/125.000 <1/125.000 1/280.000 1/280.000
Aflaatwerk Eefsebeek -4 1/47.000 <1/125.000 <1/1.000.000 1/47.000
Duiker Dortherbeek3 -4 1/14.000 1/12.000 <1/1.000.000 1/6.300
Duiker Flierderbeek -4 <1/125.000 <1/125.000 1/130.000 1/130.000
Tabel 13: Berekende faalkansen voor de kunstwerken van dijkring 51.
39
1 Het faalmechanisme Piping is voor Coupure Veerweg niet meegenomen omdat er in PC-Ring geen goede manier is dit te schematiseren. Het is de verwachting dat onder- en achterloopsheid hier geen significante bijdrage aan de overstromingskans levert. 2 Duiker Dommerbeek fungeert onder dagelijkse omstandigheden als duiker maar sinds een renovatie in 2003 kan het kunstwerk ook functioneren als gemaal. 3 De faalkans van Duiker Dortherbeek is niet meegenomen in de overstromingskansberekening van dijkring 51 omdat bresvorming als gevolg van falen van het kunstwerk zeer onwaarschijnlijk is doordat het kustwerk een 100 meter voor de waterkering zelf ligt. 4 Als het dijklichaam ter plaatse van het kunstwerk de kerende hoogte verzorgt, volgt de faalkans voor overloop en golfoverslag uit de faalkans van het dijkvak waar het kunstwerk in is gelegen.
In de 3e toetsronde zijn alle kunstwerken goedgekeurd; de berekende faalkansen voor de kunstwerken ondersteunen die conclusie. De bijdrage van de kunstwerken aan de overstromingskans van dijkring 51 is relatief klein.
3.5 Dominante vakken en faalmechanismen Dijkvak 3 en 4 en de verholen keringen leveren de grootste bijdrage aan de overstromingskans van dijkring 51; dijkvak 3 en 4 op het faalmechanisme opbarsten en piping en de verholen keringen (dijkvak 10, 12, en 14) op overloop en golfoverslag.
Onderstaande tabel geeft de tien faalmechanismen per dijkvak met de grootste bijdrage aan de overstromingskans van dijkring 51 op.
nr Vak Faalkans (per jaar) Mechanisme 1 Vak 3 Dp 15+74m - dp 26+10m 1/810 Opbarsten en piping 2 Vak 14 Dp 118+39m - dp 119+65m 1/820 Overloop en golfoverslag 3 Vak 10 Dp 66+00m - dp 90+48m 1/840 Overloop en golfoverslag 4 Vak 4 Dp 26+10m - dp 31+107m 1/1.000 Opbarsten en piping 5 Vak 16 Dp 129+87m - dp 139+04m 1/1.200 Overloop en golfoverslag 6 Vak 12 Dp 113+08m - dp 114+82m 1/1.900 Overloop en golfoverslag 7 Vak 16 Dp 129+87m - dp 139+04m 1/2.200 Opbarsten en piping 8 Vak 3 Dp 15+74m - dp 26+10m 1/3.800 Overloop en golfoverslag 9 Vak 1 Dp 1-13m - dp 12+53m 1/4.400 Overloop en golfoverslag 10 Vak 2 Dp 12+53m - dp 15+74m 1/4.400 Overloop en golfoverslag
Tabel 14: Overzicht van de vakken met de grootste berekende faalkansen per faalmechanisme voor dijkring 51.
40
4 De gevolgen van overstromingen per doorbraaklocatie
In dit hoofdstuk wordt een beeld gegeven van de gevolgen van overstromingen per potentiële doorbraaklocatie. 4.1 Aanpak en uitgangspunten
4.1.1 Algemeen De gevolgen van een overstroming worden bepaald door de kenmerken van de overstroming en de kwetsbaarheid van de getroffen objecten of personen. In VNK2 worden de overstromingskenmerken per scenario berekend met behulp van overstromingssimulaties. De overstromingssimulaties voor dijkring 51 zijn uitgevoerd met FLS. De schade en slachtoffers zijn vervolgens berekend met behulp van HISSSM (versie 2.5).
Omdat het overstromingspatroon en de gevolgen van een overstroming niet alleen afhankelijk zijn van de doorbraaklocatie maar ook van de belastingcondities waarbij de doorbraak plaatsvindt, worden in VNK2 meerdere mogelijke overstromingspatronen per ringdeel beschouwd. In theorie zouden oneindig veel belastingcombinaties moeten worden beschouwd. In de praktijk is dit echter onmogelijk. Er zijn daarom, per doorbraaklocatie, alleen overstromingsberekeningen verricht voor de meest waarschijnlijke belastingcombinaties volgens de Hydra-modellen met een waterstand bij het toetspeil (tp), het toetspeil minus één decimeringhoogte (tp-1d) en het toetspeil plus één decimeringhoogte (tp+1d).
Ten aanzien van de bevolkingsgegevens en schadegegevens is uitgegaan van de situatie in 2000, respectievelijk 2006. Voor dijkring 51 geldt dat er na 2000 geen grootschalige woningbouwprojecten zijn uitgevoerd of nieuwe industrieterreinen zijn aangelegd.
In de berekende schade per doorbraaklocatie is het effect van verplaatsing van economische activiteit steeds verdisconteerd: bedrijfsuitval in het door de overstroming getroffen gebied zal leiden tot verhoogde bedrijvigheid buiten dit gebied. De genoemde schadebedragen betreffen dus de netto economische schade voor Nederland als geheel. 4.1.2 Ringdelen Een ringdeel omvat een gedeelte van de dijkring waarvoor het overstromingsverloop onafhankelijk is van de doorbraaklocatie. Door de dijkring onder te verdelen in ringdelen kan het aantal overstromingsberekeningen sterk worden beperkt. Het is immers onnodig om voor alle mogelijk doorbraaklocaties binnen een ringdeel afzonderlijke overstromingssimulaties uit te voeren. Er zijn voor dijkring 51, twee ringdelen gedefinieerd (Figuur 22).
41
Figuur 22: Ringdelen dijkring 51.
4.1.3 Evacuatie
Voor het bepalen van het aantal slachtoffers bij een overstroming zijn de mogelijkheden voor (preventieve) evacuatie van belang.2 Immers, indien een gebied is geëvacueerd voordat een overstroming optreedt, hoeven er geen slachtoffers te vallen. In de praktijk wordt de effectiviteit van preventieve evacuaties echter beperkt door de geringe voorspelbaarheid van overstromingen, de capaciteit van de aanwezige infrastructuur en de condities waaronder een evacuatie moet worden uitgevoerd (zoals hoge windsnelheden en sociale onrust) [Ref 8].
In VNK2 wordt rekening gehouden met preventieve evacuatie door elk overstromings- scenario onder te verdelen in vier deelscenario’s [Ref 9]. In Tabel 15 is een overzicht gegeven van deze evacuatiedeelscenario’s met de bijbehorende ingeschatte kansen van voorkomen. De evacuatiefracties drukken de fracties van de bevolking uit die preventief geëvacueerd kunnen worden ten opzichte van het deelscenario “onverwachte overstroming – geen evacuatie”. De conditionele kans is de kans dat bij een overstroming een evacuatiedeelscenario zich zal voordoen. Op basis van de kans van voorkomen kan een verwachtingswaarde worden berekend van de schade, het aantal slachtoffers en aantal getroffenen per overstromingsscenario.
De evacuatiedeelscenario’s hebben vooral effect op het aantal slachtoffers bij een scenario, en slechts in beperkte mate op de berekende schade. Alleen voertuigen en goederen worden immers naar veilig gebied verplaatst.
2 Nadat een bres is opgetreden kunnen mensen ook nog vluchten of worden geëvacueerd. Dit gedrag is echter onderdeel van de functies waarmee slachtofferkansen worden bepaald. Er wordt daarom in deze paragraaf alleen gesproken over preventieve evacuatie.
42
Deelscenario Evacuatiefractie (-) Conditionele kans (-)
Overstroming kort 1. Geen evacuatie 0,00 0,10 van tevoren verwacht 2. Ongeorganiseerde of onverwacht 0,59 0,04 evacuatie 3. Ongeorganiseerde 0,80 0,26 Overstroming ruim evacuatie van tevoren verwacht 4. Georganiseerde 0,89 0,60 evacuatie Tabel 15: Evacuatiefracties en conditionele kans voor vier evacuatiedeelscenario’s.
Het eerste onderscheid tussen de evacuatiedeelscenario’s is of de overstroming verwacht is of dat deze onverwacht is. Een overstroming kan onverwacht optreden als er onzekerheden bestaan ten aanzien van de sterkte-eigenschappen van een waterkering. De kering kan falen beneden maatgevende omstandigheden. Ook is het mogelijk dat een voorspelling van extreme belastingcondities dusdanig laat plaatsvindt, dat er onvoldoende tijd resteert voor georganiseerde evacuatie. Ook in dat geval wordt gesproken over een onverwachte overstroming. De kansen op geen evacuatie, ongeorganiseerde evacuatie, en georganiseerde evacuatie zijn onder andere afhankelijk van de vraag of de overstroming verwacht of onverwacht plaatsvindt. Daarnaast wordt dit verder bepaald door de aanwezigheid van evacuatieplannen en de getroffen voorbereidingen.
De relatief grote evacuatiefracties en de grote kans van voorkomen van een georganiseerde evacuatie zijn goed verklaarbaar voor dijkring 51. De dreiging van hoogwater komt geheel voor rekening van rivieren (IJssel, Oude IJssel) en deze is goed voorspelbaar.
4.2 Resultaten overstromingsberekeningen per doorbraaklocatie In de volgende subparagrafen wordt per ringdeel nader ingegaan op de overstromingsverlopen en de gevolgen van de overstromingen.
Bij elk scenario wordt een range in slachtofferaantallen genoemd. Dit is het effect van de doorgerekende evacuatiedeelscenario’s. Het minimum van de range is het verwachte slachtofferaantal bij evacuatiedeelscenario 4 (optimaal georganiseerde evacuatie), het maximum van de range is het verwachte slachtofferaantal bij evacuatiedeelscenario 1 (geen evacuatie).
Er wordt opgemerkt dat de gevolgen bij een overstromingsscenario groter kunnen zijn dan de in dit hoofdstuk beschreven gevolgen. Er kunnen zich immers ook meervoudige doorbraken voordoen, waarbij er bressen ontstaan op verschillende locaties. In geval van een meervoudige doorbraak zijn de gevolgen uiteraard groter dan bij een enkelvoudige doorbraak. De maximaal optredende schade in dijkring 51 is weergegeven in Figuur 25. 4.2.1 Ringdeel 1:Mettray Binnen dijkring 51 geeft een doorbraak bij Mettray de grootste gevolgen: de woonkernen van Gorssel en Eefde deels onder water te staan. In de situatie met een buitenwaterstand van 1/1.250 jaar bereikt het water na ± 4 uur de spoorlijn bij Eefde, na ± 8 uur staat er ook water in Eefde en na ± 16 uur staat het water tegen de dorpsrand van Gorssel. De overstroming breidt zich dan verder uit, naar Gorssel en naar het noorden van Gorssel.
43
De gevolgen van een doorbaak bij Mettray zijn het grootst omdat dit ringdeel het meest bovenstrooms gelegen is; na een doorbraak stroomt het water naar het dieper gelegen benedenstroomse deel van het dijkringgebied.
1/125 per jaar 1/1.250 per jaar 1/12.500 per jaar
Legenda Geen water 0 - 0.1 m 0.1 - 0.5 m 0.5 - 1 m 1 - 2 m 2 - 3 m > 3 m
Schade 45 130 220 [M€] Slachtoffers 0-5 0-5 0-10 Figuur 23: Maximale waterdiepte en verwachte gevolgen voor schade en slachtoffers bij een doorbraak bij Mettray voor drie buitenwaterstanden.
4.2.2 Ringdeel 2: Gorssel-Noord Bij een doorbraak bij Gorssel Noord komen de woonkernen van Gorssel en Epse deels onder water te staan. Het water verspreidt zich ten noorden van Gorssel en komt tegen de Rijksweg A1 aan te staan.
Vergeleken met een doorbraak bij ringdeel 1 (Mettray) blijft de overstroming vooral beperkt tot het noordelijke benedenstroomse deel van het dijkringgebied. Alleen bij een buitenwaterstand van 1/12.500 per jaar bereikt de overstroming de bovenstroomse helft van het dijkringgebied, en dan ook nog in een gebied met een relatief lage economische waarde.
1/125 per jaar 1/1.250 per jaar 1/12.500 per jaar
Legenda Geen water 0 - 0.1 m 0.1 - 0.5 m 0.5 - 1 m 1 - 2 m 2 - 3 m > 3 m
Schade 20 80 160 [M€] Slachtoffers 0-5 0-5 0-5 Figuur 24: Maximale waterdiepte en verwachte gevolgen voor schade en slachtoffers bij een doorbraak bij Gorssel-Noord voor drie buitenwaterstanden.
44
Maximaal scenario
Legenda Geen water 0 - 0.1 m 0.1 - 0.5 m 0.5 - 1 m 1 - 2 m 2 - 3 m > 3 m
Schade 226 [M€] Slachtoffers 0-10
Figuur 25: Maximale waterdiepte en verwachte gevolgen voor schade en slachtoffers bij maximaal scenario, dijkring 51.
4.3 Overzicht resultaten overstromingsberekeningen De resultaten van overstromingsberekeningen per doorbraaklocatie zijn samengevat in Tabel 16.
Ring Aantal Maximale waterdiepte Breslocatie Schade [M€] -deel slachtoffers 1 Mettray 45-220 0-10 0,5 - >3 m 2 Gorssel-Noord 20-160 0-5 0,5 - >3 m
Tabel 16: Overzicht resultaten overstromingsberekeningen.
Uit de tabel kan het volgende geconcludeerd worden: • De gevolgen in schade en slachtoffers van een doorbraak bij Mettray zijn het grootst. • De gevolgen zijn sterker afhankelijk van de buitenwaterstand dan van de positie van de breslocatie.
45
5 Overstromingsscenario’s en scenariokansen
Een ringdeel bestaat uit meerdere dijkvakken en/of kunstwerken. De kans dat één of meerdere ringdelen van de dijkring falen terwijl de overige ringdelen niet falen, is gedefinieerd als een scenariokans. De scenariokans is in feite de kans van optreden van een bepaald overstromingsscenario. De gevolgen van de overstroming (economische schade en dodelijke slachtoffers) en de scenariokans bepalen gezamenlijk de bijdrage van het scenario aan het overstromingsrisico. In dit hoofdstuk worden de voor dijkring 51 berekende scenariokansen en de bijbehorende, meest waarschijnlijke hydraulische omstandigheden (ontwerppunten) nader toegelicht.
5.1 Definitie overstromingsscenario’s
5.1.1 Aanpak Elk overstromingsscenario beschrijft een uniek verloop van een overstroming. In werkelijkheid is het aantal mogelijke scenario’s uiteraard oneindig. In VNK2 wordt een scenarioset samengesteld die representatief is voor alle mogelijke scenario’s. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de overstromingsberekeningen die per ringdeel zijn uitgevoerd (zie hoofdstuk 4). De definitie van overstromingsscenario’s berust op de volgende aspecten: 1. De onderverdeling van de dijkring in ringdelen (zie hoofdstuk 4). 2. Het overstromingspatroon per ringdeel/doorbraaklocatie (zie hoofdstuk 4). 3. De vraag of, en in welke mate, sprake is van een waterstandsdaling na het ontstaan van een bres ergens in de dijkring. 4. De afhankelijkheden tussen de betrouwbaarheden van de verschillende ringdelen: bij grotere afhankelijkheden (en afwezigheid van ontlasten) neemt de kans op een meervoudige doorbraak toe. 5.1.2 Scenariotypen Bij het definiëren van de scenario’s zijn de volgende vier typen scenario’s beschouwd [Ref 6]: 1. Geen ontlasten bij doorbraak. 2. Ontlasten bij doorbraak waarbij het zwakste vak als eerste faalt. 3. Ontlasten bij doorbraak waarbij het eerst belaste vak het eerste faalt. 4. Onafhankelijke bedreigingen – de dijkring wordt vanuit meerdere onafhankelijke watersystemen bedreigd.
Soms kan een bres in het ene ringdeel leiden tot een verlaging van de hydraulische belastingen op een ander ringdeel. In dat geval is er sprake van ontlasten. Dergelijke relaties tussen het faalgedrag van ringdelen zijn van belang voor het overstromingsrisico. Meervoudige doorbraken zullen immers leiden tot andere overstromingspatronen en andere gevolgen dan enkelvoudige doorbraken.
Bij zee- en meerdijken kan verondersteld worden dat er geen ontlasting optreedt bij een doorbraak, gezien het beschikbare watervolume. Ook na een doorbraak bij een ringdeel neemt de belasting op de overige ringdelen niet significant af. Een hoogwatergolf op een rivier heeft echter een beperkt watervolume. Een doorbraak in een ringdeel leidt dan tot een aanzienlijke daling van de buitenwaterstand waardoor de belasting op de overige ringdelen vermindert.
Omdat de waterkeringen van dijkring 51 volledig bestaan uit rivierdijken, is bij de definitie van scenario’s voor dijkring 51 uitgegaan van “ontlasten”, en wel volgens het zwakste schakel principe. Dat betekent dat het zwakste ringdeel als eerste faalt waarna de andere ringdelen niet meer zullen falen.
47
De keuze voor ontlasten volgens het zwakste schakel principe is gebaseerd op het feit dat alle zwakke vakken langs de IJssel gelegen zijn. Deze vakken liggen zo dicht bij elkaar dat ze nagenoeg gelijktijdig belast zullen worden, zodat er van een volgorde- effect geen sprake zal zijn.
5.2 Scenariokansen Dijkring 51 is opgedeeld in 2 ringdelen en omdat er uitgegaan is van ontlasten (volgens het zwakste schakel principe) leidt dat tot twee verschillende overstromingsscenario’s, één voor elk ringdeel. Tabel 17 geeft de definities van beide scenario’s.
Ringdeel Scenario 1 2 1 Mettray Faalt Faal niet 2 Gorssel-Noord Faal niet Faalt
Tabel 17: Definitie van de drie overstromingsscenario’s voor dijkring 51.
Tabel 18 somt de scenariokansen op en geeft per scenario de relatieve bijdrage aan de overstromingskans van dijkring 51. De som van de scenariokansen is niet exact gelijk aan de overstromingskans van de hele dijkring. Het verschil tussen de som van de scenariokansen en de ringkans wordt de restkans genoemd. Deze restkans wordt geïntroduceerd door afrondingsfouten. Omdat niet bekend is hoe deze restkans over de drie scenario’s verdeeld is, wordt de restkans toegekend aan een scenario met een maximaal gevolg.
Scenario Faalkans (per Bijdrage aan Cumulatieve Ontwerppunt debiet jaar) ringkans bijdrage Lobith (m3/s) 1 1/410 66,0% 66,0 12.600 2 1/860 31,4% 97,4% 15.500 Restkans 1/10.000 2,6% 100%
Tabel 18: Scenariokansen, relatieve bijdrage en ontwerppunten van scenario’s van dijkring 51.
Het ontwerppunt (zie ook Tabel 18) is de meest waarschijnlijke combinatie van belas- tingcondities waaronder een doorbraak en dus een scenario optreedt. Voor dijkring 51 worden in de ontwerppunten de waarden voor het debiet bij Lobith gegeven. De waterstand op de IJssel is namelijk grotendeels afhankelijk van het debiet bij Lobith.
Tabel 18 laat zien dat het debiet in het ontwerppunt verschilt per scenario. Scenario 1 heeft verreweg de grootste bijdrage aan de overstromingskans. Dit is ook goed verklaarbaar vanwege het feit dat de vakken 3 (faalkans 1/680 per jaar) en 4 (faalkans 1/900 per jaar) een relatief grote faalkans hebben. Daar komt bij dat opbarsten en piping het dominante faalmechanisme is voor deze twee vakken, en opbarsten en piping kan al optreden voordat de maatgevende afvoer (16.000 m3/s bij Lobith) is bereikt.
Scenario 2 heeft een kleinere bijdrage aan de overstromingskans en ook een grotere waarde voor het debiet bij Lobith in het ontwerppunt. Hoewel er een aantal zwakke vakken in ringdeel 2 zijn gelegen (de verholen keringen van dijkvak 10 en 14), wordt de faalkans van die afzonderlijke vakken gedomineerd door het faalmechanisme overloop en golfoverslag. Dit faalmechanisme is helemaal afhankelijk van de hoogte van de optredende waterstand en de dijkhoogte, en omdat dijkvak 10 en 14 geen of een hele kleine waakhoogte hebben is de waarde voor het debiet in het ontwerppunt voor scenario 2 met 15.500 m3/s net iets kleiner dan de maatgevende afvoer van 16.000 m3/s heel logisch.
48
6 Overstromingsrisico
Het overstromingsrisico dat is gerelateerd aan de categorie a-kering van dijkring 51 is bepaald door kansen op de verschillende overstromingscenario’s te combineren met de gevolgen van deze scenario’s. Daarbij is zowel gekeken naar economische schade als slachtoffers.
6.1 Koppeling scenariokansen en gevolgen De waarden van de belastingvariabelen in het ontwerppunt zijn gebruikt om de koppeling te maken met de gevolgen van overstromingsscenario’s. Het ontwerppunt beschrijft de meest waarschijnlijke waarden van de stochasten waarbij het overstromingsscenario optreedt. Voor elk ontwerppunt is de gevolgberekening geselecteerd die hoort bij het eerstvolgende, ongunstiger gelegen peil. Deze aanpak is niet per definitie conservatief. Idealiter wordt voor de gevolgen van een overstromingsscenario immers uitgegaan van de verwachtingswaarde van de gevolgen gegeven overstroming en niet van de meest waarschijnlijke gevolgen bij een overstroming. Indien het ontwerppunt van de lokale waterstand steeds exact gelijk zou zijn aan het peil waarbij de overstromingsberekening is uitgevoerd, dan zou wordt het overstromingsrisico worden onderschat. Hetzelfde overstromingsscenario kan immers ook optreden bij ongunstigere (maar minder waarschijnlijke) omstandigheden.
De overstromingsberekeningen voor dijkring 51 zijn gemaakt bij het toetspeil (tp), toetspeil plus één decimeringshoogte (tp+1d) en toetspeil min één decimeringshoogte (tp-1d). In VNK2 worden de belastingwaarden van het ontwerppunt (zoals gepresenteerd in hoofdstuk 5) gebruikt om de koppeling te leggen tussen de scenariokansen en de gevolgen.
Scenariokans Gevolgenmatrix Scenario Ontwerppunt Lobith Ontwerppunt Lobith Overstromings [m3/s] [m3/s] berekening 1 12.600 13.000 tp-1d 2 15.500 16.000 tp
Tabel 19: Koppeling tussen de ontwerppunten uit de scenario’s en de waterpeilen uit de overstromingssommen.
6.2 Overstromingsrisico
6.2.1 Economisch risico voor de categorie a-kering De verwachtingswaarde van de economische schade voor de categorie a-kering bedraagt 0,22 miljoen euro per jaar.
In Figuur 26 is de verdeling van de verwachtingswaarde van de schade over het dijkringgebied weergegeven. Uit de figuur blijkt dat de verwachtingswaarde het hoogst is in de ‘verstedelijkte’ woonkernen van Gorssel, Epse en Eefde. Hier zijn ook de verwachtingswaarden groter dan €1000 per hectare per jaar te vinden. Buiten de woonkernen blijft de verwachtingswaarde bijna overal onder de €100 per hectare per jaar. De grotere verwachtingswaarden worden voornamelijk gevonden in de noordelijke helft van het dijkringgebied.
49
Figuur 26: Verwachtingswaarde van de economische schade per hectare per jaar.
Figuur 27 laat de schadefunctie (FS-curve) zien voor dijkring 51. De schadefunctie geeft de kans per jaar dat de schade als gevolg van een overstroming in dijkring 51 een bepaald schadebedrag overstijgt.
De kans op ten minste 43 miljoen euro schade is ongeveer 1/270 per jaar en de kans op ten minste 80 miljoen euro schade is ongeveer 1/800 per jaar. De maximale schade in Figuur 27 ligt rond de 230 miljoen euro. De kans op een grotere economische schade is verwaarloosbaar klein.
1.0E-01
1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskans (perOverschrijdingskans jaar)
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Economische schade (miljoen euro)
Figuur 27: Overschrijdingskansen van de economische schade voor de categorie a-kering.
50
6.2.2 Slachtofferrisico voor de categorie a-kering De verwachtingswaarde van het aantal slachtoffers voor de categorie a-kering is 0,002 slachtoffers per jaar. Deze relatief kleine waarde komt vooral door de lage bevolkingsdichtheid van het dijkringgebied en de hoge mate van voorspelbaarheid van hoogwatergolven, waardoor evacuatie meer effect heeft.
Het slachtofferrisico kan worden weergegeven in het plaatsgebonden risico (PR), het lokaal individueel risico (LIR) en het groepsrisico (FN-curve).
Het plaatsgebonden risico is de kans dat een onbeschermd persoon die zich gedurende een jaar continu op dezelfde plek bevindt, daar het slachtoffer wordt van een overstroming. Het effect van evacuatie wordt bij de berekening van het plaatsgebonden risico niet meegenomen. Bij het lokaal individueel risico (LIR) wordt het effect van evacuatie wel meegenomen. Omdat de verwachtingswaarde voor evacuaties in dijkring 51 met 0,77 relatief groot is, is het verschil tussen het PR en het LIR eveneens relatief groot: 1/(1-0,77)=4,35. Dit betekent dat het LIR een factor 4,35 lager is dan het PR en illustreert het effect van evacuaties voor dijkring 51.
In Figuur 28 is het plaatsgebonden risico (PR) getoond, in Figuur 29 het lokaal individueel risico (LIR).
Figuur 28: Het plaatsgebonden risico (PR) in dijkring 51.
51
Figuur 29: Het lokaal individueel risico (LIR) in dijkring 51.
Het groepsrisico geeft de kans op een overstroming met N of meer slachtoffers en wordt vaak weergegeven in een zogenaamde FN-curve (Figuur 30). In de berekening van het groepsrisico is het effect van evacuatie meegenomen.
1.0E-01
1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskans jaar) (perOverschrijdingskans
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Slachtoffers (-)
Figuur 30: FN-curve dijkring 51.
52
Uit de FN-curve (Figuur 30) blijkt dat de kans dat er ten minste één dodelijk slachtoffer valt bij een overstroming van het dijkringgebied 51 gelijk is aan 1/270 per jaar. De kans dat er meer dan 2 slachtoffers vallen is al kleiner dan 1/7.500 per jaar en het maximale aantal slachtoffers dat getoond wordt in de FN-curve bedraagt tien. De kans dat er meer dan tien slachtoffers vallen als gevolg van een overstroming in dijkringgebied 51 is verwaarloosbaar klein.
53
7 Gevoeligheidsanalyses
Om inzicht te krijgen in de gevoeligheid van de berekende overstromingskansen en risico’s voor de gehanteerde uitgangspunten zijn een aantal gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. Deze gevoeligheidsanalyses geven inzicht in: • het effect van lagere hoogwaterstanden als gevolg van maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier op de overstromingskans, • het effect van versterking van de in de derde toetsronde afgekeurde dijkvakken op de overstromingskans, • het effect van gerichte interventies op de overstromingskans, in- en exclusief de effecten van de Ruimte voor de Rivier maatregelen, • het effect van gerichte interventies op het overstromingsrisico, • het effect van hogere buitenwaterstanden bij doorbraken op het overstromingsrisico.
7.1 Gevoeligheidsanalyse overstromingskans dijkring 51
7.1.1 Effect van maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier
Langs de IJssel zijn een aantal projecten gepland in het kader van de PKB Ruimte voor de Rivier. Deze projecten hebben tot doel om de waterstanden op de IJssel dusdanig te verlagen dat ze overeen komen met de HR1996. Nabij dijkring 51 betreft het met name de projecten “Dijkverlegging Voorsterklei”, “Uiterwaardvergraving Keizers- en Stobbenwaarden en Olsterwaarden” en “Uiterwaardvergraving Bolwerksplas, Worp en Ossenwaard”.
In de HR2006 bedraagt de maatgevende afvoer bij Lobith 16.000 m3/s met een afvoer van 2.461 m3/s over de IJssel. De waterstanden in de HR1996 zijn afgeleid van een debiet bij Lobith van 15.000 m3/s en een afvoer van 2.325 m3/s over de IJssel. Het verschil in waterstand tussen de HR2006 en HR1996 bedraagt 0,3 tot 0,45 m langs de dijken van dijkring 51.
Voor de gevoeligheidsanalyse met de maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier is per dijkvak een waterstandscorrectie bepaald door de verschillen in toetspeil tussen HR2006 en HR1996 voor de desbetreffende rivierkilometers te bekijken. Na toepassing van deze correctie zijn vervolgens opnieuw faalkansberekeningen gemaakt. De waterstandsverlaging en de resultaten van de faalkansberekeningen zijn per dijkvak en kunstwerk gegeven in Tabel 20.
Resultaten faalkansen dijkvakken/kunstwerken De faalkansen worden in de berekening met de voor de Ruimte voor de Rivier maatregelen gecorrigeerde waterstanden significant lager ten opzichte van de uitgangssituatie. De faalkansen dalen per dijkvak met een factor 2 tot 6 (gemiddeld 3,5), de faalkansen per kunstwerk dalen met een factor 3 tot 8 (gemiddeld 4,6). De daling is redelijk consistent voor alle dijkvakken, voor zowel de vakken met een relatief grote faalkans als de vakken met een relatief kleine faalkans. Dit is te verklaren door het feit dat de relatie tussen de waterstand in de IJssel en de herhalingstijd min of meer logaritmisch is. Dit betekent dat een willekeurige waterstandsverlaging relatief hetzelfde effect heeft op de herhalingstijd van waterstanden die normaliter voorkomen als op de herhalingstijden van waterstanden die alleen in extreme situaties voorkomen. Daarnaast geldt voor dijkring 51 dat het faalmechanisme overloop en golfoverslag een belangrijke bijdrage levert aan de overstromingskans van de dijkring. Bij afwezigheid van golfwerking van enige betekenis is dit faalmechanisme direct afhankelijk van de buitenwaterstand.
55
faalkans (per jaar) Dijkvak/kunstwerk Waterstands correctie RvR Voor RvdR Na RvdR
1 -0,40 1/2.700 1/9.500 2 -0,40 1/4.400 1/15.000 3 -0,40 1/680 1/4.100 4 -0,40 1/900 1/4.800 5 -0,38 1/8.400 1/26.000 6 -0,35 1/4.600 1/13.000 7 -0,35 1/4.500 1/13.000 8 -0,33 1/5.700 1/15.000 9 -0,30 1/3.900 1/8.900 10 -0,35 1/840 1/2.500 11 -0,43 1/5.300 1/19.000 12 -0,40 1/1.900 1/5.800 13 -0,40 1/6.300 1/20.000 14 -0,40 1/820 1/2.700 15 -0,45 1/5.700 1/21.000 16 -0,45 1/880 1/3.500 17 -0,45 1/7.200 1/25.000 18 -0,45 1/5.100 1/18.000 Coupure Veerweg -0,43 1/24.000 1/89.000 Gemaal Oude Eefsebeek -0,40 <1/125.000 <1/1.000.000 Duiker Dommerbeek2 -0,43 1/280.000 1/970.000 Aflaatwerk Eefsebeek -0,40 1/47.000 1/410.000 Duiker Flierderbeek -0,35 1/130.000 1/370.000 Overstromingskans: 1/270 1/1.300
Tabel 20: Berekende faalkansen voor de dijkvakken en kunstwerken voor en na uitvoering van de Ruimte voor de Rivier maatregelen.
Faalkans (per jaar) op Type ringniveau Faalmechanisme waterkering Voor RvdR Na RvdR
Dijk Overloop en golfoverslag 1/730 1/2.400 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 1/58.000 Opbarsten en piping 1/380 1/2.300 Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam 1/11.000 1/24.000 Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 1/120.000 Niet-sluiten 1/47.000 1/320.000 Onder- en achterloopsheid - - Constructief falen 1/100.000 1/310.000 Overstromingskans 1/270 1/1.300
Tabel 21: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans voor en na de realisatie van de RvdR maatregelen.
56
Resultaten overstromingskans dijkring 51 Door de waterstandsverlaging als gevolg van de maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier wordt de overstromingskans van dijkring 51 verkleind van 1/270 naar 1/1.300 per jaar, een daling met bijna een factor 5. In Tabel 21 staan de faalkansen per faalmechanisme op ringniveau.
Het grootste effect van de PKB Ruimte voor de Rivier op de waterstanden wordt bereikt ter plaatse van de maatregelen zelf. In de faalkansberekeningen is echter niet uitgegaan van de lokale waterstanden maar van de globale doelstelling van het naar beneden brengen van de maatgevende waterstand tot de HR1996. Het is mogelijk dat op lokaal niveau ter plaatse van de maatregelen de waterstand nog verder zal dalen. Mocht dit zo zijn, dan zal dit nabij de maatregelen tot een extra reductie van de faalkans kunnen leiden. 7.1.2 Effect van verbetering van afgekeurde dijkvakken 3e toetsronde In de derde en meest recente toetsronde in het kader van de Waterwet hebben enkele vakken de score ‘onvoldoende’ gekregen [Ref 11], zie paragraaf 2.7.
Dijkvak Faalmechanisme waarvoor het dijkvak versterkt is
3 Opbarsten en piping 6 Overloop en golfoverslag 10 Overloop en golfoverslag 12 Overloop en golfoverslag 14 Overloop en golfoverslag
Tabel 22: Versterkte dijkvakken.
Om inzicht te krijgen in de effecten van het verbeteren van deze dijkvakken op de overstromingskans van dijkring 51 is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd. Bij elke verbetering werd de faalkans voor een faalmechanisme in een dijkvak tot een verwaarloosbare waarde teruggebracht (Tabel 22).
Verbetering van de onvoldoende scorende dijkvakken leidt tot een verlaging van de overstromingskans van dijkring 51 van 1/270 naar 1/470 per jaar; bijna een halvering (zie Tabel 23).
Faalkans (per jaar) op Type ringniveau Faalmechanisme waterkering Voor Na versterking versterking Dijk Overloop en golfoverslag 1/730 1/1.200 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 1/17.000 Opbarsten en piping 1/380 1/670 Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam 1/11.000 1/11.000 Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 1/34.000 Niet-sluiten 1/47.000 1/47.000 Onder- en achterloopsheid - - Constructief falen 1/100.000 1/100.000 Overstromingskans 1/270 1/470
Tabel 23: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans voor en na de versterking van de afgekeurde dijkvakken.
57
7.1.3 Gerichte interventies en de overstromingskans De overstromingskans is door gerichte interventies te verkleinen. In onderstaande paragraaf is het effect daarvan in beeld gebracht.
Afnemende meeropbrengst Figuur 31 toont de overstromingskans als functie van het aantal verbeteringen dat is uitgevoerd voor een situatie zonder waterstandverlaging als gevolg van Ruimte voor de Rivier-maatregelen. Bij elke verbetering is de faalkans voor een faalmechanisme in een vak tot een verwaarloosbare waarde teruggebracht. De volgorde van de verbeteringen is dusdanig gekozen dat de overstromingskans met zo min mogelijk interventies tot een zo klein mogelijke waarde is teruggebracht. Dit is een efficiënte strategie zolang er geen grote verschillen bestaan tussen de kosten van versterkingen op verschillende locaties.
Figuur 31 laat zien dat eenzelfde verlaging van de overstromingskans een steeds groter aantal interventies (verbetermaatregelen) vergt. Na twee verbetermaatregelen is de faalkans met meer dan een factor 2 gedaald, vijf en acht verbetermaatregelen geven dalingen met respectievelijk een factor 4 en 9 ten opzichte van de uitgangssituatie.
De eerste maatregelen betreffen vooral maatregelen tegen het faalmechanisme opbarsten en piping (verlenging van de kwelweg), gevolgd door maatregelen tegen het faalmechanisme Overloop en golfoverslag (ophoging). Ophogingen van een dijkvak hebben een beperkt effect als er een aantal dijkvakken ongeveer gelijke faalkansen hebben voor overloop en golfoverslag. Dit is het geval bij dijkring 51. Na zeven verbetermaatregelen zijn alle dijkvakken met vergelijkbare faalkansen voor overloop en golfoverslag verbeterd, wat leidt tot een flinke reductie in de faalkans. Na acht verbetermaatregelen hebben daaropvolgende maatregelen nauwelijks nog effect en blijft de overstromingskans rond de 1/2.500 per jaar hangen.
Figuur 32 toont per verbeterstap de procentuele verhouding tussen de faalkansen per faalmechanisme en de som van de faalkansen op ringniveau. In de uitgangssituatie dragen de mechanismen macrostabiliteit binnenwaarts, beschadiging bekleding en erosie dijklichaam en de kunstwerkmechanismen nauwelijks bij aan de overstromingskans. Na acht verbetermaatregelen is de bijdrage van de kunstwerken, stabiliteit en bekleding gegroeid tot 40%, terwijl de bijdrage van opbarsten en piping tot nul is gereduceerd omdat er geen vakken meer over zijn die voor opbarsten en piping beschouwd zijn. In de praktijk zal opbarsten en Piping altijd een bijdrage leveren aan de overstromingkans, maar deze bijdrage zal in vergelijking tot andere faalmechanismen verwaarloosbaar klein zijn.
58
5.0E-03 Oorspronkelijke berekende overstromingskans: 1/270 per jaar
Na verlenging kwelweg vak 3: 1/400 per jaar 4.0E-03 Na verlengen kwelweg vak 4: 1/590 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 16: 1/710 per jaar 3.0E-03 Na ophogen vak 3,2,1 en 7: 1/2700 per jaar Na ophogen vak 14: 1/800 per jaar
Na ophogen vak 10: 1/1100 per jaar 2.0E-03 Na ophogen vak 16: 1/1400 per jaar
Na ophogen vak 12: 1/1800 per jaar
Overstromingskans (per jaar) 1.0E-03 Na verlengen kwelweg vak 1: 1/2500 per jaar
0.0E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 Aantal verbeteringen
Figuur 31: De overstromingskans van dijkring 51 als functie van het aantal vakken waarin de faalkans voor een faalmechanisme tot een verwaarloosbare omvang is teruggebracht.
100%
90%
80%
70% Overloop golfoverslag
60% Macrostabiliteit binnenwaarts 50% Opbarsten en piping
40% Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam
30% Kunstwerken gecombineerd
20%
10%
0%
ie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ap ap ap ap ap ap ap ap ap p 10 St St St St St St St St St a St
tgangssituat Ui Figuur 32: Procentuele verhouding tussen de faalkans per faalmechanisme en de som van de faalkansen op ringniveau per mechanisme.
De faalkansen per faalmechanisme op ringniveau zijn ook weergegeven in Tabel 24. Alleen de faalmechanismen Overloop en golfoverslag en Opbarsten en piping zijn beïnvloed door de verbetermaatregelen, de faalkansen voor de overige faalmechanismen zijn onveranderd.
59
Faalkans (per jaar) op ringniveau Type Faalmechanisme waterkering Voor Na 8 verbetermaatregelen verbetermaatregelen Dijk Overloop en golfoverslag 1/730 1/3.500 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 1/17.000 Opbarsten en piping 1/380 - Beschadiging bekleding en 1/11.000 1/11.000 erosie dijklichaam Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 1/34.000 Niet-sluiten 1/47.000 1/47.000 Onder- en achterloopsheid - - Constructief falen 1/100.000 1/100.000 Overstromingskans 1/270 1/2.500
Tabel 24: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans voor en na acht verbetermaatregelen.
7.1.4 Gerichte interventies en de overstromingskans in combinatie met effecten van de Ruimte voor de Rivier maatregelen Zoals bij gevoeligheidsanalyse I (paragraaf 7.1.1) beschreven is, hebben de maatregelen in het kader van Ruimte voor de Rivier grote invloed op de buitenwaterstanden van dijkring 51 en dus ook op de overstromingskans. Daarnaast laat gevoeligheidsanalyse III zien dat gerichte interventies (verbetermaatregelen) ook leiden tot een aanzienlijke reductie van de overstromingskans. Om in beeld te brengen wat het effect van gerichte interventies zou zijn wanneer ze in combinatie met of na voltooiing van het Ruimte voor de Rivier programma worden uitgevoerd, is een aanvullende gevoeligheidsanalyse gedaan.
Net als in de analyse uit paragraaf 7.1.3 is per verbetering de faalkans voor een faalmechanisme in een vak tot een verwaarloosbare waarde teruggebracht, waarbij de volgorde van de verbeteringen dusdanig is gekozen dat de overstromingskans met zo min mogelijk interventies tot een zo klein mogelijke waarde wordt teruggebracht. Bij elke stap is opnieuw bepaald voor welk faalmechanisme een maatregel het grootste effect heeft. Hierbij zijn uitsluitend de faalmechanismen Overloop en golfoverslag en Opbarsten en piping beschouwd. De overige faalmechanismen hebben een dusdanig kleine bijdrage dat ze in deze analyse niet zijn beschouwd.
Resultaten Het effect van de opeenvolgende interventies (verbetermaatregelen) op de overstromingskans is weergegeven in Figuur 33. Na vier verbetermaatregelen is de overstromingskans meer dan gehalveerd tot 1/3.000 per jaar. Na acht maatregelen is de faalkans gezakt tot 1/6.600 per jaar. Hierop volgende maatregelen hebben maar een beperkt effect op de overstromingskans.
60
1.0E-03
Oorspronkelijke berekende overstromingskans: 1/1300 per jaar
Na verlenging kwelweg vak 3: 1/1700 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 4: 1/2100 per jaar
Na ophogen vak 10: 1/2300 per jaar
Na ophogen vak 14: 1/3000 per jaar
Na verlengen kwelweg vak 16: 1/3700 per jaar 5.0E-04 Na ophogen vak 16: 1/4300 per jaar Na ophogen vak 12: 1/5400 per jaar Na verlengen kwelweg vak 1: 1/6600 per jaar Na ophogen vak 3, 6, 9 en7:
Overstromingskans (per jaar) (per Overstromingskans 1/8700 per jaar
0.0E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 Aantal verbeteringen
Figuur 33: De overstromingskans van dijkring 51 als functie van het aantal vakken waarin de faalkans voor een faalmechanisme tot een verwaarloosbare omvang is teruggebracht in combinatie met het effect van de Ruimte voor de Rivier maatregelen.
Vergelijking De verschillen tussen beide analyses met gerichte interventies worden verduidelijkt in Figuur 34. Beide analyses vertonen vergelijkbare trends met aanzienlijke reducties van de overstromingskans na de eerste verbetermaatregelen. Na acht verbetermaatregelen laten beide analyses zien dat nieuwe maatregelen maar beperkt effect hebben in vergelijking tot de voorgaande maatregelen. Tabel 25 laat de faalkansen van de faalmechanismen zien op ringniveau. Alle faalmechanismen vertonen significant kleinere faalkansen als gevolg van de Ruimte voor de Rivier maatregelen.
4.0E-03
Oorspronkelijke overstromingskans: 1/270 per jaar Exclusief RvdR-maatregelen Inclusief RvdR-maatregelen Oorspronkelijke overstromingskans: 1/1.300 per jaar 3.0E-03 Overstromingskans na 4 maatregelen: 1/800 per jaar
Overstromingskans na 4 maatregelen: 1/3.000 per jaar
2.0E-03 Overstromingskans na 8 maatregelen: 1/2.500 per jaar
Overstromingskans na 8 maatregelen: 1/6.600 per jaar 1.0E-03 Overstromingskans (per jaar)
0.0E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Aantal verbeteringen
Figuur 34: Vergelijking tussen de overstromingskans als functie van het aantal verbeteringen in- en exclusief effecten van het Ruimte voor de Rivier programma.
61
Faalkans (per jaar) op ringniveau na 8 Type verbetermaatregelen Faalmechanisme waterkering Exclusief RvR- Inclusief RvR- maatregelen maatregelen Dijk Overloop en golfoverslag 1/3.500 1/11.000 Macrostabiliteit binnenwaarts 1/17.000 1/58.000 Opbarsten en piping - - Beschadiging bekleding en 1/11.000 1/24.000 erosie dijklichaam Kunstwerk Overloop en golfoverslag 1/34.000 1/120.000 Niet-sluiten 1/47.000 1/320.000 Onder- en achterloopsheid - - Constructief falen 1/100.000 1/310.000 Overstromingskans 1/2.500 1/6.600
Tabel 25: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans na acht verbetermaatregelen in- en exclusief de RvR-maatregelen.
De opeenvolging van de verbetermaatregelen (interventies) is weergegeven in Tabel 26. Er zitten enkele verschillen tussen de twee analyses, hoewel in beide gevallen dezelfde methode is toegepast om te bepalen welke maatregel het grootse effect heeft op de overstromingskans.
De volgorde van maatregel 3 tot 5 is in de analyse inclusief RvR-maatregelen omgekeerd ten opzichte van de analyse exclusief RvR-maatregelen. Maatregel 10 en 11 betreffen zelfs hele andere dijkvakken. Deze verschillen worden als volgt verklaard: 1. De Ruimte voor de Rivier maatregelen leveren niet overal een even grote waterstandsdaling op, zodat de vakfaalkansen niet overal evenredig gereduceerd zijn. 2. De waterstandsdaling als gevolg van de Ruimte voor de Rivier maatregelen heeft niet hetzelfde effect op de verschillende faalmechanismen, waardoor de faalkans voor overloop en golfoverslag anders is beïnvloed dan opbarsten en piping.
62
Exclusief RvR-maatregelen Inclusief RvR-maatregelen Maatregel Verbeterd vak Overstromingskans Verbeterd vak Overstromingskans (faalmechanisme) (per jaar) (faalmechanisme) (per jaar) 0 - 1/270 - 1/1.300 1 3 (piping) 1/400 3 (piping) 1/1.700 2 4 (piping) 1/590 4 (piping) 1/2.100 3 16 (piping) 1/710 10 (overloop) 1/2.300 4 14 (overloop) 1/800 14 (overloop) 1/3.000 5 10 (overloop) 1/1.100 16 (piping) 1/3.700 6 16 (overloop) 1/1.400 16 (overloop) 1/4.300 7 12 (overloop) 1/1.800 12 (overloop) 1/5.400 8 1 (piping) 1/2.500 1 (piping) 1/6.600 9 3 (overloop) 1/2.500 3 (overloop) 1/6.700 10 2 (overloop) 1/2.600 6 (overloop) 1/6.800 11 1 (overloop) 1/2.600 9 (overloop) 1/8.400 12 7 (overloop) 1/2.700 7 (overloop) 1/8.700 Tabel 26: Berekende faalkansen per faalmechanisme op ringniveau en de overstromingskans voor en na de versterking van de afgekeurde dijkvakken.
Conclusie Als er in combinatie met de Ruimte voor de Rivier maatregelen verbetermaatregelen worden uitgevoerd, daalt de overstromingskans van dijkring 51 aanzienlijk. Na vier verbetermaatregelen is de overstromingskans gedaald tot 1/3.000 per jaar en na acht maatregelen tot 1/6.600 per jaar. Uit de analyse blijkt dat de impact van de interventies in beide analyses vergelijkbaar is, met uiteraard het verschil dat de uitgangssituatie een veel kleinere faalkans heeft. De opeenvolging van de verbetermaatregelen verschilt wel iets tussen de twee analyses. Dit komt doordat de waterstandsdaling als gevolg van de Ruimte voor de Rivier maatregelen verschillend doorwerken op de verschillende faalmechanismen.
7.2 Gevoeligheidsanalyse overstromingsrisico dijkring 51
7.2.1 Koppeling van scenario’s aan hogere afvoergolven In de reguliere risicobepaling is uitgegaan van directe koppeling van de ontwerppunten van de scenario’s aan de dichtstbij gelegen hogere afvoergolf (zie paragraaf 6.1). Voor scenario 1 (Mettray) betekende dit de koppeling met een afvoergolf van Toetspeil minus één decimeringshoogte. Scenario 2 (Gorssel-Noord) werd gekoppeld aan een afvoergolf overeenkomend met Toetspeil.
Er zit dus een marge tussen de ontwerppunten en de daaraan gekoppelde afvoergolven. Deze marge zorgt ervoor dat het berekende overstromingsrisico een conservatieve benadering is. Het gevolg is dat er in het overstromingsrisico zit verdisconteerd dat een scenario ook kan optreden bij een hogere buitenwaterstand dan waaraan de scenario’s gekoppeld zijn.
Voor dijkring 51 is het zo dat de marge tussen het ontwerppunt van de scenario’s en afvoergolven waar de scenario’s aan zijn gekoppeld vrij klein is (zie Tabel 19). Dit geeft dus relatief weinig conservatisme aan de risicobepaling; immers, hoe groter de marge tussen ontwerppunt en buitenwaterstand, hoe conservatiever de risicobepaling. Wanneer vervolgens de gevolgen van overstroming van de dijkring in grote mate afhankelijk zijn van de buitenwaterstanden, kan het zijn dat door de beperkte marge tussen ontwerppunt en buitenwaterstand een onderschatting van risico’s oplevert.
63
Om in beeld te brengen wat de gevoeligheid van het berekende overstromingsrisico is voor de koppeling van de scenario’s aan de buitenwaterstanden is een aanvullende analyse gedaan. Hierin zijn in de RisicoTool de scenario’s gekoppeld aan de hoogst beschikbare afvoergolf (tp+1d, zie Tabel 6). De verschillen tussen deze risicobepaling en de reguliere risicobepaling geven een beeld van afhankelijkheid van de gevolgen voor de buitenwaterstand.
Daarnaast kwam vanuit de beheerder, Waterschap Rijn en IJssel, de vraag wat het risicobeeld zou zijn als er een veel hogere afvoergolf optreedt en er een ringdeel faalt ver voordat het hoogste punt van de afvoergolf bereikt is; wat is de verwachte bovengrens van het overstromingsrisico.
De resultaten van deze analyse geven ook een vereenvoudigde benadering weer van deze situatie. De vereenvoudigingen in de benadering leiden er wel toe dat de uitkomsten niet zo strikt gelezen kunnen worden als de reguliere risicobepaling, maar ze geven wel een goede indruk.
Om in beeld te brengen wat de gevoeligheid van het berekende overstromingsrisico is voor de koppeling met de buitenwaterstand, is een aanvullende analyse uitgevoerd. In de analyse zijn de scenariokansen gekoppeld aan de hoogst beschikbare afvoergolf; toetspeil plus één decimeringshoogte (tp+1d, zie Tabel 27).
Scenariokans Gevolgenmatrix Scenario Ontwerppunt Lobith Ontwerppunt Lobith Overstromings [m3/s] [m3/s] berekening 1 12.600 19.000 tp+1d 2 15.500 19.000 tp+1d
Tabel 27: Invoergegevens van de risicobepaling in de gevoeligheidsanalyse.
Indien een doorbraak op zou treden bij een hoogwatergolf van tp+1d, resulteert dat in grotere economische schade en grotere aantallen slachtoffers. Het economisch risico stijgt van 0,22 miljoen euro per jaar in de uitgangssituatie naar 0,73 miljoen euro per jaar; een factor 3. Het slachtofferrisico stijgt van 0,002 per jaar in de uitgangssituatie naar 0,007 per jaar; een factor 4 hoger.
De verschillen in de risico’s zijn behoorlijk groot. Scenario 1 bepaalt het grootste deel van het overstromingsrisico in de uitgangssituatie en is gekoppeld aan tp-1d. Koppeling aan tp+1d heeft 50% meer water dan tp-1d (19.000 tegen 12.600 m3/s), en geeft dus een behoorlijk verschil in gevolgen. Overigens is het slachtofferrisico nog steeds relatief klein.
Onderstaande figuren laten de verschillen zien tussen de verwachtingswaarde van de economische schade, het Plaatsgebonden Risico en het Lokaal Individueel Risico tussen de uitgangssituatie en de situatie na koppeling aan tp+1d.
De verdeling van de verwachtingswaarden over het dijkringgebied is vergelijkbaar met de referentiesituatie, maar koppeling aan tp+1d levert wel een behoorlijk grotere verwachtingswaarde van het aantal slachtoffers en verwachtingswaarde van de economische schade op.
64
Figuur 35: Verdeling verwachtingswaarde schade per hectare (€/jaar) in de uitgangssituatie (links) en na koppeling aan tp+1d (rechts).
Figuur 36: Het Plaatsgebonden Risico van dijkring 51 in de uitgangssituatie (links) en na koppeling aan tp+1d (rechts).
Figuur 37: Het Lokaal Individueel Risico van dijkring 51 in de uitgangssituatie (links) en na koppeling aan tp+1d (rechts).
De verschillen tussen de risicobepaling in de uitgangssituatie en de situatie na koppeling aan tp+1d worden ook geïllustreerd met de schadefunctie (Figuur 38) en het groepsrisico (Figuur 39).
65
1.0E-01 FS Curve basis FS Curve TP+1D
1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskans (perOverschrijdingskans jaar)
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Economische schade (miljoen euro)
Figuur 38: Verschillen in overschrijdingskansen van de economische schade.
1.0E-01 FN Curve basis FN Curve TP+1D 1.0E-02
1.0E-03
1.0E-04
1.0E-05 Overschrijdingskans jaar) (per
1.0E-06
1.0E-07 1 10 100 1000 10000 100000 Slachtoffers (-)
Figuur 39: Verschillen in overschrijdingskansen van het slachtofferrisico.
De schadefunctie (FS-curve) laat zien dat ten opzichte van de uitgangssituatie de voor kleinere (minimale) economische schades (minimaal 100 tot 200 miljoen euro) kleinere overschrijdingskansen zijn berekend, maar dat de maximale gevolgschade ongewijzigd blijft.
Het groepsrisico (FN-curve) laat eenzelfde beeld zien als de FS-curve; kleinere overschrijdingskansen voor kleinere (minimale) aantallen slachtoffers (1 tot 10 slachtoffers), maar een ongewijzigd maximaal slachtofferaantal.
66
7.2.2 Gerichte interventies en het overstromingsrisico Zoals blijkt uit Figuur 31 is na acht verbetermaatregelen de overstromingskans gedaald met een factor 9 tot 1/2.500 per jaar. Om in te schatten of de verbetermaatregelen ook invloed hebben op het overstromingsrisico is een aanvullende risicobepaling uitgevoerd voor de situatie na acht verbetermaatregelen.
De verbetermaatregelen zorgen voor een daling van het economisch risico met een factor 4 (van 0,22 in de reguliere situatie naar 0,05 miljoen euro per jaar) ten opzichte van de uitgangssituatie. Het slachtofferrisico daalt eveneens met een factor 4 (van 0,002 naar 0,0004 slachtoffers per jaar).
De daling in de overstromingskans van een factor 9 heeft dus geen evenredige daling in het overstromingsrisico tot gevolg. Dit komt doordat de vakken die verbeterd zijn (de vakken met de grootste faalkansen) niet de vakken zijn waar de gevolgen bij een doorbraak het grootst zijn. In onderstaande figuren is het verschil in de verwachtingswaarde voor de schade en slachtoffers weergegeven.
Figuur 40: Verdeling van de verwachtingswaarde voor de economische schade per hectare (€/jaar) in de uitgangssituatie (links) en de bepaling na acht verbetermaatregelen (rechts).
Figuur 41: Verdeling van de verwachtingswaarde voor het aantal slachtoffers per hectare (per jaar) in de uitgangssituatie (links) en de bepaling na acht verbetermaatregelen (rechts).
67
Figuur 42: Verdeling van de verwachtingswaarde voor het Plaatsgebonden Risico (per jaar) in de uitgangssituatie (links) en de bepaling na acht verbetermaatregelen (rechts).
Figuur 43: Verdeling van de verwachtingswaarde voor het Lokaal Individueel Risico (per jaar) in de uitgangssituatie (links) en de bepaling na acht verbetermaatregelen (rechts).
68
8 Conclusies en aanbevelingen
Dit hoofdstuk beschrijft de conclusies en aanbevelingen die volgen uit het onderzoek naar het overstromingsrisico van dijkring 51 (Gorssel). De conclusies en aanbevelingen betreffen zowel de beschikbaarheid van gegevens, de faalkansen, de gevolgen, als het overstromingsrisico.
8.1 Conclusies
8.1.1 De kans op overstroming in dijkring 51 • De berekende overstromingskans voor dijkring 51 is 1/270 per jaar. Het berekende resultaat in VNK2 komt goed overeen met het beeld van de beheerder. Daar waar de beheerder een relatief grote bijdrage aan de faalkans verwacht op basis van de resultaten uit de derde toetsronde, worden veelal ook relatief grote faalkansen berekend.
• De berekende overstromingskans van dijkring 51 wordt gedomineerd door vier dijkvakken. Ter plaatse van dijkvak 3 en 4 is de aanwezige kwelweglengte relatief klein en de dijkvakken 10 en 14 (verholen keringen) hebben een relatief lage kruinhoogte. Dit beeld komt ook goed overeen met de resultaten uit de meest recente wettelijke toetsing.
• De faalmechanismen opbarsten en piping en overloop en golfoverslag zijn de faalmechanismen die de grootste bijdrage leveren aan de overstromingskans. De berekende faalkans het faalmechanisme overloop en golfoverslag bedraagt 1/730 per jaar, voor opbarsten en piping bedraagt de faalkans 1/380 per jaar. De overige faalmechanismen, macrostabiliteit binnenwaarts en beschadiging bekleding en erosie dijklichaam hebben een zeer kleine bijdrage en ook de kunstwerken dragen niet significant bij aan de overstromingskans van de dijkring als geheel. De som van de faalkansen van de faalmechanismen voor de kunstwerken bedraagt 1/16.000 per jaar.
• De overstromingskans van dijkring 51 kan verkleind worden met een factor 2 tot 1/590 per jaar door het vergroten van de weerstand tegen piping in dijkvak 3 en 4. Met acht verbetermaatregelen daalt de overstromingskans verder tot 1/2.500 per jaar (factor 9 ten opzichte van de uitgangssituatie).
• De maatregelen die uitgevoerd worden in het kader van de PKB Ruimte voor de Rivier zullen de overstromingskans van dijkring 51 laten dalen met een factor 3,5 tot 1/1.300 per jaar. Benadrukt wordt dat deze inschatting een benadering is. De afname van de faalkans is afhankelijk van de waterstandsverlaging die ter plaatse van een dijkvak kan worden gerealiseerd.
• Als er na de Ruimte voor de Rivier maatregelen ook nog gerichte verbetermaatregelen worden uitgevoerd, kan de overstromingskans van dijkring 51 nog verder teruggebracht worden. Het vergroten van de weerstand tegen piping in vak 3 en 4 leidt dan tot een overstromingskans van 1/2.100 per jaar. Met acht verbetermaatregelen daalt de overstromingskans verder tot 1/6.600 per jaar. 8.1.2 De gevolgen van overstromingen in dijkring 51 • De gevolgen van een overstroming van het dijkringgebied van dijkring 51 zijn afhankelijk van de locatie van de bres.
69
• De gevolgen van een doorbraak bij Mettray zijn de gevolgen het grootst met een schade van 45 tot 220 miljoen euro en 0 tot 10 slachtoffers. Een aanzienlijk deel van het dijkringgebied overstroomt na een doorbraak bij Mettray.
• De gevolgen van een doorbraak bij Gorssel-Noord zijn minder groot dan bij Mettray. De schade bedraagt 20 tot 160 miljoen euro en 0 tot 5 slachtoffers. Omdat deze breslocatie meer benedenstrooms is gelegen dan Mettray, overstroomt een kleiner deel van het dijkringgebied.
• Hooggelegen elementen zoals wegen, spoorlijnen en hoge gronden kunnen het overstromingsbeeld beïnvloeden. Uit de overstromingsbeelden blijkt dat de spoorlijnen en rijkswegen zorgen voor een vertraging van de overstroming. Het water kan immers enkel door een beperkt aantal doorgangen onder deze elementen doorstromen. 8.1.3 Het overstromingsrisico in dijkring 51 • Door de kansen op de verschillende overstromingsscenario’s te combineren met de resultaten van de overstromingsberekeningen is het overstromingsrisico in beeld gebracht. Daarbij is gekeken naar zowel het economisch risico als het slachtofferrisico. De verwachtingswaarde van het economisch risico bedraagt 0,22 miljoen euro per jaar. De verwachtingswaarde voor het aantal slachtoffers is 0,002 slachtoffers per jaar.
• Het Plaatsgebonden Risico binnen dijkring 51 is vrijwel overal kleiner dan 1/100.000 per jaar. Het Lokaal individueel risico binnen dijkring 51 is vrijwel overal kleiner dan 1/1.000.000 per jaar.
• De mogelijkheden voor preventieve evacuatie zijn van grote invloed op het slachtofferrisico. Omdat extreme waterstanden op de rivier enkele dagen van tevoren voorspelbaar zijn, is de kans dat een overstroming tijdig wordt voorspeld relatief groot. Ook is het aantal personen dat uit het dijkringgebied kan worden geëvacueerd relatief groot door de vele vluchtwegen naar het hooggelegen achterland. Preventieve evacuatie heeft echter nauwelijks invloed op de economische impact van overstromingen en dus ook nauwelijks invloed op de grootte van het economisch risico.
• Door het verbeteren van diverse vakken kan het risico gereduceerd worden. Nadat de faalmechanismen van de zeven dijkvakken met de grootste faalkansen zijn verbeterd, neemt de verwachtingswaarde van het aantal slachtoffers en de economische schade een factor 4 af.
8.2 Aanbevelingen • Indien de kans op een overstroming door het bezwijken van een categorie a-kering van dijkring 51 verkleind dient te worden, wordt aanbevolen om in eerste instantie maatregelen te nemen tegen het faalmechanisme Opbarsten en piping. Met name de dijkvakken 3 en 4 hebben een grote bijdrage aan de overstromingskans, en het verlengen van de kwelweg aldaar leidt tot een halvering van de overstromingskans tot 1/590 per jaar.
• Als een verdere daling van de overstromingskans gewenst is, kan dit bereikt worden door de verholen keringen (dijkvak 10, 12 en 14) en dijkvak 16 op te hogen en de weerstand tegen piping te vergroten voor de dijkvakken 1 en 16. Dit resulteert in een overstromingskans van 1/2.500 per jaar, een factor 9 kleiner dan de uitgangssituatie.
70
• In het kader van de PKB Ruimte voor de Rivier worden waterstandsverlagende maatregelen gerealiseerd in de IJssel. Wanneer de beleidsdoelstellingen hiervan gerealiseerd worden, daalt de overstromingskans van dijkring 51 naar 1/1.300 per jaar. Indien een aanvullende reductie van de overstromingskans gewenst is, kunnen bovenstaande aanbevelingen voor verbetering van de dijkring uitgevoerd worden in aanvulling op de Ruimte voor de Rivier maatregelen. Hiermee zal de overstromingskans verder dalen met een factor vijf naar 1/6.600 per jaar.
• Indien het overstromingsrisico van dijkring 51 door het bezwijken van een categorie a-kering terug gedrongen moet worden, wordt aangeraden om dijkvakken in ringdeel 2 (dijkvak 10 tot 18) te versterken omdat de gevolgen van een doorbraak in dit ringdeel groter zijn dan die van ringdeel 1 vanwege de aanwezigheid van de woonkernen Gorssel en Eefde. Met name het versterken van de verholen keringen (dijkvak 10, 12 en 14) op hoogte en dijkvak 16 op hoogte en piping zorgt ervoor dat de bijdrage van dit ringdeel vermindert.
• Zoals opgemerkt in paragraaf 3.4 wordt de faalkans van Duiker Dortherbeek niet meegenomen in de overstromingskans van dijkring 51 omdat bresvorming als gevolg van falen van dit kunstwerk onwaarschijnlijk is. Wel wordt aanbevolen om een sterktebeschouwing uit te voeren van de voorliggende kade en het daarin gelegen gemaal, om inzicht te krijgen in de daadwerkelijke faalkans van dit kunstwerk.
• De betrouwbaarheid sluiting van het aflaatwerk Eefsebeek kan worden verbeterd als de beheerder de bestaande sluitprotocollen handhaaft. In de huidige situatie wordt het kunstwerk namelijk pas gesloten bij een dreigende doorbraak van de achterliggende regionale kering, terwijl in de bestaande sluitprotocollen een lager sluitpeil is opgenomen. Als de beheerder het sluitprotocol niet handhaaft, wordt aanbevolen om de waterstand te bepalen waarbij de achterliggende regionale kering bezwijkt.
• Wat betreft het beheer van de categorie a-keringen van dijkring 51 wordt aanbevolen om de verholen keringen goed in beeld te brengen. De conditie van deze delen van de waterkering is nu lastig in te schatten, overigens mede doordat er geen toetsmethoden zijn voor bijvoorbeeld het toetsen van een grasbekleding op een zandondergrond.
• Dijkring 51 bestaat uit een categorie a-kering met een lengte van 24 km, maar een deel van de dijkring, het resterende stuk van de kering langs het Twentekanaal, is buiten beschouwing gebleven. Hoewel deze kering met een lengte van 3,9 km geen formele status heeft, is kans aanwezig dat het stuk wel bijdraagt aan de overstromingskans. Dit deel van de dijkring ligt achter de sluis bij Eefde, en heeft een stuwpeil dat 1,2 m hoger ligt dan de Hydraulische Randvoorwaarden 2006 in het voorpand van het Twentekanaal. Gezien de ligging achter de sluis is het de verwachting dat dit deel van de dijkring geen bijdrage levert aan de overstromingskans bij bedreiging door rivierafvoergolven. Wel is het vanwege het hoge stuwpeil mogelijk dat overstroming vanuit het Twentekanaal een bedreiging vormt voor dijring 51. Gezien het feit dat de vakken benedenstrooms van de sluis langs het Twentekanaal een significante bijdrage leveren aan de overstromingskans, is het zeker verstandig om de conditie van deze keringen goed in beeld te brengen en om de potentiële bijdrage van deze (nieuwe) bedreiging aan de overstromingskans in te schatten.
71
Bijlage A Literatuur
Ref 1 Van ruwe data tot overstromingsrisico, handleiding ter bepaling van het overstromingsrisico van dijkringen binnen het project VNK2. Projectbureau VNK2, november 2010. Ref 2 Dijkring 51 – Gorssel: Achtergrondrapport, VNK2, augustus 2011. Ref 3 Steenbergen, ir. H.M.G.M., Vrouwenvelder, prof. ir. A.C.W.M. en Koster, ir. T., Theoriehandleiding PC-Ring Versie 5.0, Deel A: Mechanismenbeschrijvingen, TNO-rapport 2008-D-Rxxxx/A, 29 februari 2008 Ref 4 Fugro. Beoordelingsmethode waterkerende kunstwerken. Nieuwegein, document 1206-0076-000.R01g. Versie 2. Revisie g. 4 mei 2007 Ref 5 Steenbergen, ir. H.M.G.M. en Vrouwenvelder, prof. ir. A.C.W.M., Theoriehandleiding PC-Ring Versie 4.0, Deel B: Statistische modellen, TNO- rapport 2003-CI-R0021, april 2003 Ref 6 Steenbergen, ir. H.M.G.M. en Vrouwenvelder, prof. ir. A.C.W.M., Theoriehandleiding PC-Ring Versie 4.0, Deel C: Rekentechnieken, TNO rapport 2003-CI-R0022, april 2003 Ref 7 Wouden, van der F. en Grashoff, P.S, PC-Ring 5.2.0 Gebruikershandleiding, Rapport W152-2008-03, Demis bv/QQQ Delft/TNO Bouw, september 2008 Ref 8 Maaskant, B. et al. (2009). Evacuatieschattingen Nederland. PR1718.10. HKV lijn in water. Ref 9 VNK2 (2009). Conditionele kansen en evacuatiefracties binnen VNK2 Memorandum. Oktober 2009. Ref 10 Thonus, B.I., RisicoTool 2.1, Gebruikershandleiding, HKV LIJN IN WATER, 24 oktober 2008 Ref 11 Derde toetsing dijkring 51 Gorssel, Waterschap Rijn en IJssel / Arcadis, 1 juli 2010. Ref 12 Tweede toetsing Dijkring 51 Gorssel, Waterschap Rijn en IJssel, 16 december 2004. Ref 13 Grondmechanisch onderzoek dijkring 51, Grontmij/Fugro, 2006. Ref 14 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Aflaatwerk Eefsebeek, Tauw bv, mei 2011, rapportnummer R006-4739156NPL-V03 Ref 15 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Coupure Veerweg, Tauw bv, april 2011, rapportnummer R003-4739156NPL-V03 Ref 16 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Gemaal/Duiker Dommerbeek, Tauw bv, mei 2011, rapportnummer R002-4739156NPL-V02 Ref 17 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Duiker Dortherbeek, Tauw bv, mei 2011, rapportnummer R001-4739156NPL-V03 Ref 18 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Duiker Flierderbeek, Tauw bv, juni 2011, rapportnummer R004-4739156NPL-V03 Ref 19 Dijkring 51 – Gorssel Achtergrondrapport Gemaal Oude Eefsebeek, Tauw bv, mei 2011, rapportnummer R005-4739156NPL-V03 Ref 20 Overall Kunstwerkenrapport Dijkring 51, Tauw bv, augustus 2011, rapport no. R016-4739156OVN-V01, concept
73
Bijlage B Begrippenlijst
Afschuiving Een verplaatsing van (een deel van) een grondlichaam. De term afschuiving wordt gebruikt bij het faalmechanisme macrostabiliteit.
Beheerder De overheid waarbij de (primaire) waterkering in beheer is.
Beheersgebied Het in de legger gespecificeerd areaal dat als waterkering wordt aangemerkt en door de waterkeringbeheerder wordt beheerd.
Bekleding De afdekking van de kern van een dijk ter bescherming tegen golfaanvallen en langsstromend water. De taludbekleding bestaat uit een erosiebestendige toplaag, inclusief de onderliggende vlijlaag, filterlaag, kleilaag en/of geotextiel.
Belasting De op een constructie (een waterkering) uitgeoefende in- en uitwendige krachten.
Benedenrivierengebied Het door Rijn en Maas gevoede rivierengebied ten westen van de lijn Schoonhoven – Werkendam – Dongemond, inclusief Hollands Diep en Haringvliet, zonder de Hollandsche IJssel.
Berm Een extra verbreding aan de binnendijkse of buitendijkse zijde van de dijk om het dijklichaam extra steun te bieden, zandmeevoerende wellen te voorkomen en/of de golfoploop te reduceren.
Binnentalud Het hellend vlak van het dijklichaam aan de binnenzijde van de dijk.
BKL Basis kustlijn. Bij het vigerende kustbeleid worden suppleties uitgevoerd indien de kustlijn zich landwaarts van de BKL bevindt.
Bovenrivierengebied Het door Rijn en Maas gevoede rivierengebied ten oosten van de lijn Schoonhoven - Werkendam - Dongemond. De waterstanden worden daar niet beïnvloed door het getij van de Noordzee.
Bres Een doorgaand gat in de waterkering dat is ontstaan door overbelasting.
Buitentalud Hellend vlak van het dijklichaam aan de kerende zijde.
Buitenwater Oppervlaktewater waarvan de waterstand direct onder invloed staat van de waterstand op zee, de grote rivieren, het IJsselmeer of het Markermeer.
75
Decimeringhoogte De peilvariatie die behoort bij een vergroting of verkleining van de overschrijdingsfrequentie met een factor 10.
Dijkring Stelsel van waterkeringen en/of hoge gronden, dat een dijkringgebied omsluit en beveiligt tegen overstromingen.
Dijkringgebied Een gebied dat door een stelsel van waterkeringen en/of hoge gronden beveiligd wordt tegen overstromingen vanuit zee, het IJsselmeer, Markermeer en/of de grote rivieren.
Dijkringsegment Een deel van de dijkring, dat beheerd wordt door één beheerder en dat bestaat uit één type waterkering.
Dijkvak Een deel van een waterkering waarvoor de sterkte-eigenschappen en belastingen homogeen zijn.
Duin Zandlichaam (al dan niet verdedigd) bestemd tot het keren van water.
Duinafslag Faalmechanisme voor duinen dat betrekking heeft op de erosie van een duin onder stormcondities.
Faalmechanisme De wijze waarop een waterkering faalt. Voor dijken en kunstwerken worden elk vier faalmechanismen beschouwd. Voor duinen wordt duinafslag beschouwd.
Falen Het niet meer vervullen van de primaire functie (water keren) en/of het niet meer voldoen aan vastgestelde criteria.
Gemiddelde waarde De verwachtingswaarde (µ) van een stochast.
Gevolgenmatrix De gevolgenmatrix is een dataset per dijkringgebied, met voor elk ringdeel een breslocatie en per breslocatie een aantal overstromingsberekeningen en daarbij behorende gevolgen (resultaten van HIS-SSM berekeningen).
Golfoploop De hoogte boven de stilwaterstand tot waar een tegen het talud oplopende golf reikt (de 2% golfoploop wordt door 2% van de golven overschreden).
Golfoverslag De hoeveelheid water die door golven per strekkende meter gemiddeld per tijdseenheid over de waterkering slaat.
76
Grensprofiel Het duinprofiel dat na afslag bij ontwerpomstandigheden nog minimaal aanwezig moet zijn.
Grenstoestand De toestand waarin de sterkte van een constructie of een onderdeel daarvan nog juist evenwicht maakt met de daarop werkende belastingen.
Groepsrisico Het groepsrisico beschrijft de kansen op overschrijding van bepaalde slachtofferaantallen.
JARKUS Het landelijk bestand met diepte- en hoogtemetingen van de Nederlandse zandige kust per jaar.
Kansdichtheidfunctie Een functie die aan elke mogelijke waarde van een stochast een kansdichtheid toekent.
Karakteristieke waarde Een op basis van een statistische analyse bepaalde waarde met een kleine onder- of overschrijdingskans. In de praktijk wordt voor materiaal- eigenschappen vaak uitgegaan van een waarde met een onderschrijdingskans van 5%.
Kruin De strook tussen buitenkruinlijn en binnenkruinlijn.
Kruinhoogte De hoogte van de buitenkruinlijn.
Kwel Het uittreden van grondwater onder invloed van een grotere stijghoogte aan de buitenzijde van het beschouwde gebied.
Kwelsloot Een sloot aan de binnenzijde van de dijk die tot doel heeft kwelwater op te vangen en af te voeren.
Kwelweg Mogelijk pad dat het kwelwater in de grond aflegt, van het intreepunt naar het uittreepunt.
Lengte-effect Het verschijnsel dat de faalkans van een waterkering toeneemt met de lengte. Dit is het gevolg van het feit dat de kans dat zich ergens een zwakke plek bevindt groter wordt als er een grotere lengte wordt beschouwd.
Lokaal individueel risico (LIR) De kans dat een persoon, die zich continu op een bepaalde plaats in de dijkring bevindt, overlijdt ten gevolge van een overstroming. In de berekening van het lokaal individueel risico worden de mogelijkheden voor preventieve evacuatie meegenomen.
77
Macrostabiliteit De naam van een faalmechanisme waarbij de zich een glijvlak in het talud en de ondergrond vormt.
Marsroute Voorloper van het onderzoeksprogramma “Overstromingsrisico’s: een studie naar kansen en gevolgen”
MKL Momentane ligging van de kustlijn. De actuele positie van de kustlijn.
Modelfactor Een factor die onzekerheden in de modellering tot uitdrukking brengt.
NAP Normaal Amsterdams Peil.
Ontwerppunt Het ontwerppunt is de meest waarschijnlijke combinatie van de waarden van stochasten waarvoor geldt dat de grenstoestandfunctie (sterkte - belasting) gelijk aan 0 is.
Opbarsten Het bezwijken van de grond onder invloed van wateroverdrukken door het ontbreken van verticaal evenwicht in de grond. De term opbarsten wordt gebruikt bij het faalmechanisme opbarsten en piping.
Opdrijven Het bezwijken van de grond onder invloed van wateroverdrukken door het ontbreken van verticaal evenwicht in de grond. De term opdrijven wordt gebruikt bij het faalmechanisme macrostabiliteit.
Overloop Het verschijnsel waarbij water over de kruin van een dijk stroomt omdat de waterstand in de rivier hoger is dan de kruin van de dijk.
Overschrijdingsfrequentie Het gemiddeld aantal keren dat een waarde wordt bereikt of overschreden in een bepaalde periode.
Overschrijdingskans De kans dat het toetspeil wordt bereikt of overschreden.
Overstromingskans De kans dat een gebied overstroomt doordat de waterkering rondom dat gebied (de dijkring) op één of meer plaatsen faalt.
Overstromingsrisico De combinatie van kansen en gevolgen van overstromingen. De gevolgen worden uitgedrukt in schade of slachtoffers. Het slachtofferrisico wordt ondermeer weergegeven als groepsrisico en als lokaal individueel risico.
Overstromingsberekening Een berekening van het overstromingspatroon voor één of meerdere doorbraken in een dijkring.
78
Overstromingsscenario Een serie gebeurtenissen volgend op het ontstaan van een of meer bressen.
PC-Ring Een probabilistisch model dat waarmee faalkansen berekend kunnen worden voor verschillende faalmechanismen voor dijken, duinen en kunstwerken. Daarnaast kunnen met PC-Ring faalkansen per vak en faalmechanisme worden gecombineerd tot faalkansen op ringniveau. Ook kunnen met PC-Ring scenariokansen worden berekend.
PC-ViNK Een applicatie die het mogelijk maakt om een segment binnen een dijkring in vakken op te knippen en waarmee de data voor het VNK- instrumentarium beheerd kan worden. PC-ViNK draait op een centrale server zodat het gehele werkproces in VNK-2 traceerbaar is.
Plaatsgebonden risico (PR) De kans dat een persoon, die zich continu op een bepaalde plaats in de dijkring bevindt, overlijdt ten gevolge van een overstroming. In de berekening van het plaatsgebonden risico worden de mogelijkheden voor preventieve evacuatie niet meegenomen.
Piping Het verschijnsel waarbij er als gevolg van erosie door grondwaterstroming kanalen ontstaan in een grondlichaam.
Primaire waterkering Een waterkering die ofwel behoort tot het stelsel waterkeringen dat een dijkringgebied - al dan niet met hoge gronden - omsluit, ofwel vóór een dijkringgebied is gelegen. Primaire waterkeringen kunnen worden verdeeld in de volgende categorieën: A: Een waterkering die direct buitenwater keert B: Een voorliggende of verbindende kering C: Een waterkering die indirect buitenwater keert D: Een waterkering die in het buitenland is gelegen
Reststerkte Reststerkte is een verzamelbegrip voor de resterende sterkte in de dijk nadat een initiërend faalmechanisme is opgetreden. In VNK2 wordt er bij het faalmechanisme “beschadiging bekleding en erosie van het dijklichaam” met verschillende reststerktemodellen gerekend. Hiermee wordt de kans op het ontstaan van een bres berekend nadat de bekleding is beschadigd. Bij het faalmechanisme “macrostabiliteit binnenwaarts” kan ook de sterkte van de dijk nadat de eerste afschuiving heeft plaatsgevonden worden meegenomen in de faalkansberekening.
Ringdeel Een deel van de dijkring waarbinnen de locatie van de bres geen significante invloed heeft op het overstromingspatroon en de optredende schade.
RisicoTool Applicatie waarmee het overstromingsrisico van het dijkringgebied berekend kan worden, op basis van beschikbare scenariokansen en de gevolgenmatrix.
79
Scenariokans De kans op een overstromingsscenario.
Strijklengte De lengte van het voor de waterkering gelegen wateroppervlak waarover de wind waait.
Stabiliteitsfactor De factor waarin het verschil tussen sterkte en belasting wordt uitgedrukt voor het faalmechanisme “macrostabiliteit binnenwaarts”.
Standaardafwijking Een maat voor de spreiding rond het gemiddelde.
Stochastische variabele Een onzekere grootheid. De kansen op de verschillende waarden van een stochast worden beschreven door een kansdichtheidfunctie.
Systeemwerking Dit zijn effecten waar een doorbraak in de ene dijkring leidt tot het ontlasten of juist overstromen (cascade effect) van een andere dijkring. Systeemwerking betreft dus de interactie tussen twee of meer dijkringen. Systeemwerking wordt niet meegenomen in VNK2.
Teen De onderrand van het dijklichaam aan de buitendijkse zijde van de dijk (de overgang van dijk naar voorland).
Variatiecoëfficiënt (V) De verhouding tussen de standaardafwijking (σ) en het gemiddelde (µ): V = σ/µ.
Veiligheidsnorm Eis waaraan een primaire waterkering moet voldoen, aangegeven als de gemiddelde overschrijdingskans - per jaar - van de hoogste hoogwaterstand waarop de tot directe kering van het buitenwater bestemde primaire waterkering moet zijn berekend, mede gelet op overige het waterkerend vermogen bepalende factoren.
Verhang De verhouding tussen het verschil in stijghoogte tussen twee punten en de afstand tussen die punten; wordt ook wel gradiënt genoemd.
Verval Het verschil in stijghoogte tussen twee punten, bijvoorbeeld de twee zijden van een waterkering.
Verwachtingswaarde De gemiddelde waarde van een stochast; het eerste moment van de kansdichtheidfunctie.
Voorland Het gebied aansluitend aan de buitenzijde van de waterkering. Dit gebied wordt ook wel vooroever genoemd. Ook een diepe steile stroomgeul bij een schaardijk valt onder de definitie van voorland. Het voorland kan zowel onder als boven water liggen.
80
Werklijn De relatie tussen de rivierafvoer en de statistisch bepaalde overschrijdingsfrequentie van de rivierafvoer, zoals deze door de Minister van Verkeer en Waterstaat wordt gehanteerd voor het bepalen van de ontwerpafvoer voor de versterking van dijken.
Zandmeevoerende wel Een wel die zand meevoert uit de ondergrond.
81
Bijlage C Vakindeling en ringdelen dijkring 51
In Tabel 28 is voor de dijken aangegeven welke vakgrenzen zijn gedefinieerd. Per vak is aangegeven tot welk ringdeel het behoort. Voor de aanduiding van de vakgrenzen voor de dijken is de nummering van de dijkpalen aangehouden. Ook is per dijkvak aangegeven welke faalmechanismen er beschouwd zijn.
Nr Van dp Tot dp Lengte [m] OG OP BE MS Ringdeel
1 1 13 1.200 X X - X
2 13 16 300 X - - -
3 16 26 1.000 X X - - 4 26 32 600 X X - - 5 32 39 700 X - - - 1 6 39 43 400 X - - - 7 43 49 600 X - - - 8 49 60 1.100 X - - - 9 60 66 600 X - X - 10 66 90 2.500 X - - - 11 90 113 2.300 X - X X 12 113 114 200 X - - - 13 114 118 400 X - X - 14 118 119 100 X - - - 2 15 119 129 1.000 X - X - 16 129 139 900 X X - - 17 139 153 1.400 X - - - 18 153 235 8.300 X - - -
Tabel 28: Vakindeling dijken en ringdelen; aanduiding vakgrenzen op basis van dijkpalen. OO staat voor Overloop en golfoverslag, OP: Opbarsten en piping, BE: Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam, MS: Macrostabiliteit.
83
Figuur 44: Overzicht vakgrenzen dijkring 51.
84
In Tabel 29 staan per kunstwerk de beschouwde faalmechanismen. Hier wordt bij opgemerkt dat duiker Dommerbeek sinds een renovatie in 2003 een gemaal is; het faalmechanisme Onder- en achterloopsheid is voor de Coupure Veerweg niet meegenomen omdat er in PC-Ring geen goede schematisatie mogelijk was. Als laatste is Gemaal Dortherbeek uiteindelijk niet meegenomen in de risicobepaling omdat bresvorming hoogst onwaarschijnlijk is.
Kunstwerk VNK nummer OO BS OA SS
Coupure Veerweg3 VNK.51.01.001 X X X X
Gemaal Oude Eefsebeek VNK.51.02.001 X X X -
Duiker Dommerbeek1 VNK.51.02.003 X - X X
Aflaatwerk Eefsebeek VNK.51.08.001 X X X X
Duiker Dortherbeek2 VNK.51.08.002 X X X X
Duiker Flierderbeek VNK.51.08.003 X - X X
Tabel 29: Overzicht van de beschouwde faalmechanismen voor de kunstwerken in dijkring 51. OO staat voor Overloop en overslag, BS: Betrouwbaarheid sluiting; OA: Onder- en achterloopsheid en SS: Sterkte sluitmiddelen.
85
Eefsebeek Aflaatwerk Eefsebeek Oude Gemaal Flierderbeek Duiker Coupure Veerweg Coupure Dommerbeek Duiker Dortherbeek Duiker Dassentunnel 1 Dassentunnel Dassentunnel 2 Dassentunnel Dassentunnel 3 Dassentunnel
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Figuur 45: Overzicht van de kunstwerken in dijkring 51.
86
Bijlage D Overzicht faalkansen
Tabel 30 geeft een totaaloverzicht van de berekende faalkansen per faalmechanisme per vak. Ook zijn de faalkansen per faalmechanisme op ringniveau getoond.
Dijken Kunstwerken
Beschadiging Overloop Opbarsten en Macrostabiliteit Overloop Constructief Vak bekleding en erosie Niet sluiten Piping Totaal golfoverslag piping binnenwaarts golfoverslag falen dijklichaam
1 dp 1-13m – dp 12+53m 1/4.400 1/5.000 - 1/120.000 - - - - 1/2.700
2 dp 12+53m – dp 15+74m 1/4.400 ------1/4.400
3 dp 15+74m – dp 26+10m 1/3.800 1/810 ------1/680
4 dp 26+10m – dp 31+107m 1/5.100 1/1.000 ------1/900
5 dp 31+107m – dp 39+08m 1/8.400 ------1/8.400
6 dp 39+08m – dp 43+11m 1/4.600 ------1/4.600
7 dp 43+11m – dp 49+49m 1/4.500 ------1/4.500
8 dp 49+49m – dp 60+09m 1/5.700 ------1/5.700
9 dp 60+09m – dp 66+00m 1/5.300 - 1/13.000 - - - - - 1/3.900
10 dp 66+00m – dp 90+48m 1/840 ------1/840
11 dp 90+48m – dp 113+08m 1/5.400 - 1/370.000 1/17.000 - - - - 1/5.300
12 dp 113+08m – dp 114+82m 1/1.900 ------1/1.900
13 dp 114+82m – dp 118+39m 1/6.300 - < 1/1.000.000 - - - - - 1/6.300
14 dp 118+39m – dp 119+65m 1/820 ------1/820
15 dp 119+65m – dp 129+87m 1/6.200 - 1/50.000 - - - - - 1/5.700
16 dp 129+87m –dp 139+04m 1/1.200 1/2.200 ------1/880
87
Dijken Kunstwerken
Beschadiging Overloop Opbarsten en Macrostabiliteit Overloop Constructief Vak bekleding en erosie Niet sluiten Piping Totaal golfoverslag piping binnenwaarts golfoverslag falen dijklichaam
17 dp 139+04m – dp 153+13m 1/7200 ------1/7.200
18 dp 153+13m – dp 235+36m 1/5100 ------1/5.100
Coupure Veerweg 1/34.000 - - - - 1/70.000 -1 <1/1.000.000 1/24.000
Gemaal Oude Eefsebeek 1/3.800 - - - - <1/1.000.000 <1/125.000 <1/125.000 <1/125.000
2 Duiker Dommerbeek 1/5.400 - - - - <1/125.000 <1/125.000 1/280.000 <1/125.000
Aflaatwerk Eefsebeek 1/4.400 - - - - 1/47.000 <1/125.000 <1/1.000.000 1/47.000
3 Duiker Dortherbeek 1/7.200 - - - - 1/14.000 1/12.000 <1/1.000.000 1/6.300
Duiker Flierderbeek 1/5.700 - - - - <1/125.000 <1/125.000 1/130.000 1/130.000
Ring 1/730 1/380 1/11.000 1/17.000 1/34.000 1/47.000 - 1/100.000 1/270 Tabel 30: Overzicht berekende faalkansen (per jaar). 1 Het faalmechanisme Piping is voor Coupure Veerweg niet meegenomen omdat er in PC-Ring geen goede manier is dit te schematiseren. Het is de verwachting dat dit faalmechanisme geen significante bijdrage aan de overstromingskans levert. 2 Duiker Dommerbeek is sinds een renovatie in 2003 een gemaal. 3 De faalkans van Duiker Dortherbeek is niet meegenomen in de overstromingskansberekening van dijkring 51 omdat bresvorming als gevolg van falen van het kunstwerk zeer onwaarschijnlijk is doordat het kustwerk een 100 meter voor de waterkering zelf ligt.
88
Bijlage E Overzicht resultaten derde toetsronde
Macrostabiliteit Vak Dp van – tot Hoogte Piping Bekleding binnenwaarts 1 1 - 12 V G GO G 2 12 – 16 V G GO G 3 16 – 26 V O GO G 4 26 – 31 G G GO G 5 31 – 39 G G V G 6 39 – 43 O G GO G 7 43 – 49 G G V G 8 49 – 60 G G V G 9 60 – 66 G G GO G 10 66 – 90 O G GO G 11 90 – 113 G G V G 12 113 – 114 O G GO G 13 114 – 118 G G V G 14 118 – 119 O G GO G 15 119 – 129 G G G/GO G 16 129 – 139 V G V G 17 139 – 153 G G V G 18 153 – 253 G G V G
Tabel 31: Resultaten 3e toetsronde: G=goed, V=voldoende, O=onvoldoende en GO=geen oordeel.
89
Bijlage F Overstromingsscenario’s
Nr Scenario-kans Falend ringdeel Aantal (per jaar) (gemarkeerd met “X”) doorbraken 1 2 1 1/410 X 1 2 1/860 X 1 R 1/10.000 X X 2
Tabel 32: Overzicht scenario’s op volgorde van scenariokans. R=Rest
91
Bijlage G Kansen en gevolgen per scenario
Sc. Waterstand Doorbraaklocatie Scenario- OM/SSM berekeningen Onverwachte overstroming, Onverwachte overstroming, Verwachte overstroming, Verwachte overstroming, [m+NAP] kans geen evacuatie ongeorganiseerde evacuatie ongeorganiseerde evacuatie georganiseerde evacuatie
[per jaar] Economisch Slachtoffer Economisch Slachtoffer Economisch Slachtoffer Economisch Slachtoffer risico (M€) risico risico (M€) risico risico (M€) risico risico (M€) risico
1 Mettray 1/410 Mettray_TPmin1D_51gc1 0,011 0,0004 0,004 0,0001 0,028 0,0002 0,064 0,0002
2 Gorssel-Noord 1/860 GorsselNoord_TP_51ja1 0,009 0,0003 0,004 0,0001 0,025 0,0002 0,057 0,0002
3 Beide 1/10.000 Maximaal_scenario 0,002 0,0001 0,001 0,00002 0,006 0,00005 0,013 0,0001 Tabel 33: Overzicht schade en slachtofferscenario’s.
93
Bijlage H Overstromingsrisico na verbeterings- maatregelen
Figuur 46: Verwachtingswaarde voor de schade (in €/jaar) in de risicobepaling die na acht verbetermaatregelen.
95
Figuur 47: Verwachtingswaarde voor de aantallen slachtoffers (per jaar) bij de risicobepaling na acht verbetermaatregelen.
96
Figuur 48: Plaatsgebonden Risico voor de risicobepaling na acht verbetermaatregelen.
97
Figuur 49: Lokaal Individueel Risico voor de risicobepaling na acht verbetermaatregelen.
98
Bijlage I Colofon
Uitgegeven door Rijkswaterstaat Waterdienst Projectbureau VNK2 Postbus 17 8200 AA Lelystad T. 0320 298411
Betrokken beheerder Waterschap Rijn en IJssel Contactpersoon: G. de Jonge / R. Koopmans
Betrokken Provincie Provincie Gelderland Contactpersoon: J. Gudde
Projectteam dijkring 50 Projectleider: B. van Bree (Tauw)
Begeleiding vanuit het projectbureau: B. Maaskant (projectbureau VNK2)
Schematisatieteam: M. van Dijk (Tauw) B. Bouman (Tauw) H.T.J. Overman (Tauw)
Kwaliteitsborging Het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) heeft een bijdrage geleverd aan de kwaliteitsborging van dit project.
99